實現粒子數反轉的條件？一般來說，粒子數反轉的實現依賴于兩個以上的能級：低能級粒子被高于高能級的泵浦能級泵浦到高能級。一般來說，我們可以用氣體放電來激發(fā)具有動能的電子來激發(fā)激光材料，這稱為電激發(fā)；也可以

實現粒子數反轉的條件？

一般來說，粒子數反轉的實現依賴于兩個以上的能級：低能級粒子被高于高能級的泵浦能級泵浦到高能級。一般來說，我們可以用氣體放電來激發(fā)具有動能的電子來激發(fā)激光材料，這稱為電激發(fā)；也可以用脈沖光源照射光諧振腔內的介質原子，這稱為光激發(fā)；還有熱激發(fā)、化學激發(fā)等。各種勵磁模式可視為泵或泵。為了使激光連續(xù)輸出，需要連續(xù)泵浦以補充高能粒子向下躍遷的消耗。

什么是粒子數反轉？

粒子數反轉是激光產生的前提。

兩個能級之間受激輻射的概率與兩個能級之間粒子數的差異有關。一般來說，低能級E1的原子數大于高能級E2的原子數。為了獲得激光，必須使高能能級E2的原子數大于低能能級E1的原子數。因為E2中有許多原子，所以會產生受激輻射，光會增強（也稱為光放大）。為了實現這一目標，我們必須嘗試激發(fā)大量基態(tài)原子到亞穩(wěn)態(tài)E2。高能級E2的原子數可以大大超過低能級E1的原子數。這樣，在能級E2和E1之間實現了粒子數的反轉。

粒子數反轉分布是怎樣？

應該是“粒子數分布反演”？也就是說，高能態(tài)的粒子數比低能態(tài)的粒子數多。粒子數的反演與熱平衡分布有關。當系統處于粒子數反轉狀態(tài)時，受激光子的數目大于被吸收光子的數目，因此可以放大光子的數目。激光運轉的必要條件之一是粒子數的反轉。在正常熱平衡狀態(tài)下，粒子數分布滿足玻耳茲曼分布規(guī)律，因此不可能對粒子數分布進行反演。一般來說，應該用適當的激發(fā)來破壞熱平衡態(tài)，構造粒子數分布的反演

愛因斯坦在1917年提出了受激輻射，但激光發(fā)明于1960年，時隔43年。為什么？主要原因是普通光源中粒子產生受激輻射的概率很小。當一定頻率的光注入工作物質時，受激輻射和受激吸收同時存在。受激輻射會增加光子的數量，但受激吸收會減少光子的數量。當物質處于熱平衡時，粒子在各能級的分布遵循平衡態(tài)粒子的統計分布規(guī)律。根據統計分布規(guī)律，低能級E1的粒子數必須大于高能級E2的粒子數。這樣，當光通過工作物質時，光的能量只會減弱，而不會增強。為了使受激輻射占主導地位，高能級E2的粒子數必須大于低能級E1的粒子數。這種分布與平衡態(tài)的粒子分布正好相反，稱為粒子數反轉分布。如何實現粒子數的反演是激光產生的必要條件。

理論研究表明，在適當的激發(fā)條件下，任何工作物質都可以實現粒子數在粒子系統的特定高能級和低能級之間的反轉。