激光原理 复习题答案考研可参考精品文档.docx

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激光原理复习题答案考研可参考精品文档

激光原理复习题

第一章电磁波

1.麦克斯韦方程中

麦克斯韦方程最重要的贡献之一是揭示了电磁场的内在矛盾和运动；不仅电荷和电流可以激发电磁场，而且变化的电场和磁场也可以相互激发。

在方程组中是如何表示这一结果？

答：

（1）麦克斯韦方程组中头两个分别表示电场和磁场的旋度，后两个分别表示电场和磁场的散度；

（2）由方程组中的1式可知,这是由于具有旋度的随时间变化的电场（涡旋电场）,它不是由电荷激发的,而是由随时间变化的磁场激发的;

（3）由方程组中的2式可知，在真空中，,

=0，则有

；这表明了随时间变化的电场会导致一个随时间变化的磁场；相反一个空间变化的磁场会导致一个随时间变化的电场。

这种交替的不断变换会导致电磁波的产生。

2,产生电磁波的典型实验是哪个？

基于的基本原理是什么？

答：

产生电磁波的典型实验是赫兹实验。

基于的基本原理：

原子可视为一个偶极子，它由一个正电荷和一个负电荷中心组成，偶极矩在平衡位置以高频做周期振荡就会向周围辐射电磁波。

简单地说就是利用了振荡电偶极子产生电磁波。

3光波是高频电磁波部分，高频电磁波的产生方法和机理与低频电磁波不同。

对于可见光范围的电磁波，它的产生是基于原子辐射方式。

那么由此原理产生的光的特点是什么？

答：

大量原子辐射产生的光具有方向不同，偏振方向不同，相位随机的光，它们是非相干光。

4激光的产生是基于爱因斯坦关于辐射的一般描述而提出的。

请问爱因斯坦提出了几种辐射，其中那个辐射与激光的产生有关，为什么？

答：

有三种：

自发辐射，受激辐射，受激吸收。

其中受激辐射与激光的产生有关，因为受激辐射发出来的光子与外来光子具有相同的频率，相同的发射方向，相同的偏振态和相同的相位，是相干光。

5光与物质相互作用时，会被介质吸收或放大。

被吸收时，光强会减弱，放大时说明介质对入射光有增益。

请问增益系数是与原子相关的哪个物理量成正比？

这个物理量在激光的产生过程中扮演什么角色？

答：

增益系数正比于反转粒子数：

激光产生的必要条件之一就是原子中有反转粒子数的存在。

6在激光的产生过程中，由于光强会被不断的放大，但不会导致产生的激光也被无限放大，这是由于光强的的增加，而翻转粒子数会减少的饱和效应所致。

那么在增益系数中这一过程是如何表示的，请说明各个物理量的意义？

答：

其中为小信号增益系数。

为饱和光强。

大信号增益系数，它是频率的函数。

从式子中看到，光达到饱和时，增益系数就不再增加了。

7激光产生的一个重要条件是要有光学谐振腔。

光学谐振腔的作用主要有哪几个？

答：

光学谐振腔具有以下作用：

提供光学正反馈；就是说增强光放大作用，对产生的激光模式进行控制，使激光具有极好的方向性（沿轴线），使激光具有极好的单色性。

8.光学谐振腔中会有横模和纵模，通常表示为

。

请问它的角标中

表示的意义分别是什么？

答：

在光学谐振腔中，满足一定的相位关系的波方能够稳定存在。

即是ka=mπ,kb=nπ,

kl=pπ,（m,n,p）代表激光的一个模式，m,n分别代表横街面积x,y方向出现的节线数，称为横模序数，p为沿轴出现的节点数，称为纵模序数。

9：

激光的特点有哪些？

答：

相干性强，单色性佳，方向性好，高亮度。

第二章电磁场与物质相互作用

1.在原子的简谐振子模型中是如何考虑原子自发辐射的，哪个物理量表示的是原子本身特点？

答：

原子的自发辐射会导致能量损失，因此核外电子的运动可看作阻尼运动。

则有

经典辐射阻尼系数，亦称经典辐射能量衰减率

2.在外场作用下的原子被极化，其中极化系数的实部和虚部各表示的物理意义是什么？

答：

实部表示介质的折射率，改变电磁场在介质中的传播速度；虚部表示介质对入射场的吸收或者放大；

3.激光介质的增益系数和极化系数的实部还是虚部有关？

为什么？

答：

与虚部有关；虚部表示介质对入射场的吸收或者放大，虚部会导致场振幅的指数衰减，对光强造成影响，而增益系数与光强的吸收或放大有关。