受激辐射光子与引起受激辐射光子同模的全量子力学证明

在量子力学中处理光的发射和吸收问题时,由于对外来电磁场采用了经典描述,所得结果不令人满意。如,它不能解释受激辐射光子与引起受激辐射光子二者为什么处于同一量子态或同模;与它们相联系的电磁波为什么在频率、相位、偏振状态和传播方向是完全相同的或同模。而这正是激光理论中最基本的问题。本文将对实物粒子和电磁场都采用量子力学描述,从而对上述问题提供一种全量子力学证明。     

激光应用

激光是六十年代迅速发展起来的一门新技术。普通光源如电灯、日光灯、高压水银灯都是自发辐射发光,原子的自发辐射发光是彼此无关进行的。激光是受激辐射发光,激光器发出的光子具有频率、相位、传播方向、偏振态四同性。因而在宏观上与普通光源相比较,激光具有单色性好、方向性好、相干性好、亮度高等宝贵特点。为此,激光刚一问世,就引起了各国普遍重视,发展十分迅速。目前,从真空紫外到远红外波段,     

论辐射效应态氢原子电子的概率位移

物质产生辐射,各种元素的电子受不同辐射光子的影响都会产生康普顿效应,尽管效应的强度不同。物质元素的电子受辐射时产生了康普顿效应称为辐射效应,产生辐射效应后电子的状态称为辐射效应态。氢原子结构简单,氢原子符合波尔理论,即氢原子核外电子具有能级轨道,电子吸收或放出能量会发生轨道跃迁;同时氢原子也遵从量子力学,氢原子核外电子有波函数ψ。辐射效应态下,通过分析氢原子中电子分布的不同位置,应用玻恩概率密度理论,可以求出氢原子的电子辐射效应态沿辐射方向的概率位移。     

浅谈激光及其应用

一、激光激光技术是六十年代人们在生产斗争和科学实验中迅速发展起来的一门新技术。激光,又名莱塞(laser),是由一种新型的光源——激光器发出的光。它是根据物质的受激辐射原理而产生的。激光器发出的光子具有频率、相位、传播方向、偏振态四同性。因而激光在宏观上与普通光相比较,主要有四大特点:一是高度的方向性。激光光束平行向前传播,从激光器发出的细束光,发散角只有一个毫弧度左右(1毫弧度=3′36″)。而普通光则是自发辐射发光,原子的自发辐射发光,因而向前四面八方散开的。二是具有很纯的颜色或者单色性好。激光的波长可以限定在很窄的范围内,如氦——氖激光谱线宽度小于一千万分之一埃(1埃=10~(-8)厘米)。而不象普通光源那样波段极宽的混合光,即是最好的单色光源——氪~(86)灯——     

自发辐射的全量子解释

产生激光的过程是受激辐射的光放大过程。然而,最初的辐射场必须至少有一个光子来引发处于受激态的工作物质。因此从理论上弄清自发辐射过程,了解这些最初由自发辐射过程所产生的光子及其特性是具有一定意义的。本文拟就大多数量子力学教材未能处理好的自发辐射现象,用全量子理论作较详细的处理,从而得出符合实际的全面解释。     

科学家同时观察到光的波粒二象性

关于光是粒子还是波的争论由来已久，甚至可以追溯到科学最初萌芽的时候。牛顿提出了光的粒子理论，而麦克斯韦的电磁学理论认为光是一种波。到了1905年，爱因斯坦提出光是由称为“光子”的粒子组成，借此解释了光电效应。光电效应的发现对物理学影响深远，并为后来量子力学的发展作出了重大贡献。     

偏振光在海水信道中传输的退偏特性研究

光的偏振信息在海洋光学中有重要应用,通过对光偏振的检测可以得知海水部分光学性质。本文通过蒙特卡洛模拟方法,结合海水信道的光学性质和光子的量子特性（每次和粒子作用都是概率性的被吸收）模拟了光子在海水中的传输过程,研究了其衰减和偏振特性。我们的结果表明,光在海水中传输,信道中粒子散射对光偏振的影响很小,引起的退偏比变化在10-5量级。     

飞秒脉冲在双折射光子晶体光纤正常色散区传输时色散波的产生机理及控制

利用自行研制的双折射光子晶体光纤（PCF）进行了30fs脉冲传输实验,首次发现入射脉冲的中心波长位于PCF的正常色散区也可以产生显著的蓝移辐射,蓝移辐射的特征与入射脉冲的偏振化方向有关,入射脉冲沿PCF的慢轴偏振时蓝移辐射中出现了明显的双峰结构,随着初始入射脉冲中心波长的增大蓝移辐射中双峰之间的波长差增大,利用色散波与入射脉冲的相位匹配解释了蓝移辐射产生。当入射脉冲偏振化方向与PCF的X轴夹角45°时,两偏振模之间的交叉相位调制和相干耦合会导致脉冲俘获,使得蓝移辐射向短波方向的移动受到抑制。通过相位匹配条件和入射脉冲偏振化方向的调节可以有效地控制双折射PCF中正常色散区蓝移辐射的产生。     

关于高频引力波检测方法的探索

本文用量子理论的观点讨论了引力子的发射和吸收问题,频率足够高的引力子被物质吸收时,将激发该物质的分子或原子的能态跃迁。从而产生次级电磁辐射。作者提出了一条通过次级电磁辐射的检测进而判明高频引力辐射存在的途径。     

量子点光跃迁性质的研究

针对半导体量子点中电子的光跃迁性质进行了研究 ,建立起盘形量子点模型 ,具体分析了该模型的电子结构和电子态 .讨论了光场作用下 ,量子点中电子的跃迁几率、跃迁频率、选择定则和能级结构 ,并给出了吸收系数α的解析表达式和相应的吸收曲线 .最后 ,还讨论了量子点光跃迁性质对尺寸的依赖性以及此模型的一维、二维过渡 .结果表明 ,当束缚增强 ,能级随半径变小而增高 ,能级差变大 ;而且 ,吸收峰随尺寸减小向短波方向移动 ,即发生蓝移     

掺Ho3+钒酸钇晶体的光学性能

分别测量了室温下光垂直,平行 c轴入射时Ho3 掺杂钒酸钇晶体的非极化光吸收谱,得到Ho3 吸收跃迁振子强度的实验值,根据Judd-Ofelt(J-O)理论,同时考虑单轴晶体的各向异性效应,拟合计算确定了Ho3 的有效J－O强度参量Ωλ（λ=2,4,6）值,利用有效强度参量,进一步给出钒酸钇晶体中Ho^3 各激发能级的自发辐射跃迁速率,辐射寿命,荧光分支比和积分发射截面等光谱参量的预计值,这些光谱参量值与YAlO3等激光材料中的值比较,某些跃迁明显占优。     

GaN LED量子阱光发射模型

在分析GaN LED量子阱结构对载流子限制和俘获的基础上,考虑量子限制Stark效应和Franz-Kddysh效应,提出了一种基于InGaN有源区的载流子复合及光发射模型.模拟结果表明LED的光发射效率和波长依赖于有源区In组分变化引起的势能涨落和阱尺寸,并得到LED发光波长红移的原因为：非故意掺杂引入新的施主能级和受主能级,新能级之间以小于带隙的能量跃迁;Franz-Keldysh效应随阱厚的增加而加强;压电极化和自发极化形成的内电场在空间上将电子和空穴隔开,但电子和空穴波函数的交叠允许它们在较低的能级上辐射复合;以及带边吸收的影响.     

把玻尔氢原子理论作为普遍规律运用时的思考

一九一三年,丹麦物理学家玻尔(N.Bohr)把普朗克、爱因斯坦的光量子论和卢瑟福的原子有核模型结合起来,发表了《原子和分子结构》等划时代论文,提出了他的氢原子理论.玻尔氢原子理论中最核心的思想有三条:一是提出原子具有能量不连续的定态概念,当原子处在定态时不辐射能量;二是两个定态之间的量子跃迁概念和频率条件,即如果原子从能量为E_n的定态跃迁到能量为E_m的定态时,发射或吸收光子的频率满足hv=E_n一E_m其中v是发射或吸收光子的频率;三是确定原子所允许的能态的方法,即量子化规则.运用它,玻尔解释了近30年之谜——巴耳末与里德伯公式     

双模激光场中自由-自由跃迁的相位影响

本文利用玻恩近似理论对双模激光场中自由－自由跃迁过程中的相位影响进行了初步研究，在激光场 极化方向都平行于入射电子方向这种特殊的散射模式下，计算得到了电子－原子自由－自由跃迁过程微分散射截面与激光场的相位、交换光子数之间的关系。     

红外线防治豆象的试验

红外光、紫外光、可见光、X射线及γ射线等,都是以光子形式发射的,均可称为辐射。光的辐射是一种电磁波,它具有双重特性,为一种波动,或呈质点流。当它被吸收后,光能被转变为化学能或热,在这种情况下,光被当作质点或量子。光对机体作用的效应,一般可概括为四类:第一是对小动物或植物的致死效应;第     

奇怪的光

三年前,人们发现一种奇怪的光,这种光与普通光源所发出来的光完全不同。我们知道,一道普通光源发出来的光,是向四面八方发射的,并没有一个特殊的发光方向。而且普通光源发出来的光包括着许多波长,也就是说并不具有“单色性”。还有,普通光源的光并不是“相干”的,所谓“相干性”,粗略的说来,是光在传播中,通过空间一个固定点时,在相同的时间间隔内,通过这固定点的光波的形状都相同,也就是说,光波在传播中完全是同步的。最后,普通光源发出来的光是弱光。但是,和普通光不同,这种新型的光却具有上述的普通的光所没有的性质。这种新型的光是     

光的粒子性与光速

光的本质是粒子还是波?光速是多快?这些都是物理学的基本问题。文章从哲学和观测上,论证了光的本质是一种粒子,其群体行为具有类波特性。光的反射、散射、折射和透射都是物质对光的吸引、吸收和再发射现象。目前还没有精确测量光速的手段。星光相对于地球的速度,越接近地球,越接近于地球上光源发出的光相对于地球的速度。场是由空间和微小粒子组成的。     

Ho^3＋：LaP5O14非晶中Ho^3＋的光谱性质

根据Ｈｏ＾３＋：ＬａＰ５Ｏ１４的吸收谱和荧光光谱，用Ｊｕｄｄ－Ｏｆｅｌｔ理论计算了Ｈｏ＾３＋的强度参数Ω，并讨论了激发能级的福射跃迁速率、辐射寿命、荧光分支比和积分发射截面等光谱参数。     

GeO_2单晶中Cr~(3+)的双光子吸收和发光

Cr~(3+)掺杂在GeO_2单晶中,其温度为10K—290K时都可观察到Cr~(3+)的双光子吸收。同时吸收双光子后,Cr~(3+)离子被激发到~4T_1(p)态,经无辐射跃迁到~2T_(18)。和~2E_g态,最后辐射出一个光子回到基态~4A_2(F),其辐射光的偏振特性与泵浦光完全一致。按配位场理论计算的配位场参数分别为Dq=1620cm~(-1),B=577cm~(-1),C=3122cm~(-1)。所观察到的激发谱线和辐射谱线的微细分裂被归结为~4A_2(F)的分裂。从明显的各向异性结果看,Cr~(3+)是处在具有低对称畸变的八面体对称的晶格位置。     

受激拉曼散射

一、普通拉曼散射和受激拉曼散射当外界一定频率的单色光通过介质时,在散射光谱中,除了与入射光波长相同的谱线外,在此谱线的两侧分布了一些新的谱线,这些新的谱线相对于入射谱线的频率,有一定的移动规律.这与组成介质的分子结构、运动状态有关.与入射光波长无关,这过程称为拉曼散射.这时分子吸收一个入射光子hv_0,跃到一个中间状态,然后发射一个频率为v_s的光子,由能级E_n跃到E_m: