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光波的能流密度與能流

光波的能流密度與能流1、能流密度(光強)(1)定義:單位時間流過單位面積(垂直于波傳播方向)的能量。(2)計算:

:光子數密度,v:光波傳播速度(3)單位:

J/m2

s或W/m2證明:w:能量密度2、能流(功率)證:(1)定義:單位時間流過某塊面積(垂直于波傳播方向)的能量。(2)計算:(3)單位:

J/s或W

例1:某光束在折射率為=1.5的玻璃中傳播,光子數密度為1015m-3,光頻率為5

108MHz,求此光束的光強。解:例2:連續激光器穩定工作時,腔內光子數密度為

=1015m-3,腔橫截面積為S=1mm2,輸出鏡透過率T=0.05,光波長為

=600nm,求腔內穩定光強和輸出光功率。(設激光介質折射率為=1.5,輸出光強是穩定光強的一半)解:例3:紅寶石激光器發光粒子的密度為

=1015m-3紅寶石棒的橫截面積為S=4mm2,輸出鏡透過率為T=0.05,輸出的光波為行波,求輸出功率P(紅寶石晶體的折射率為=1.6,光波長為

=6943?)。解:2、計算公式(1)均勻加寬

3:激光上能級壽命

0:激光中心波長證:二、發射截面1、定義:激光介質折射率(2)非均勻加寬證:3、物理意義將發光粒子視為光源,所發光強為該粒子所在處的腔內光強,則此粒子的截面積即為發射截面。取厚度為dz、截面積為S的激光介質片,則腔內光強的增量即為此片中發光粒子所發的光。zz+dzzS32三、吸收截面1、吸收系數2、吸收截面(1)定義:(2)計算:(3)物理意義

將吸收光的粒子視為光攔,其擋光面積為吸收截面。例1:紅寶石激光器在室溫下線性函數為線寬等于Δ

=3.3×105MHz的洛倫茲型,發射截面為S21=2.5×10-20cm2,求紅

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