激光器的物理基礎是光的受激輻射放大,激光的英文單詞laser就是來自于light amplification by stimulated emission of radiationd 中的頭幾個字母。
光與物質的相互作用主要可以歸結為三個方面:吸收、自發輻射和受激輻射。
1.受激吸收:吸收是激光工作物質從外界吸收能量的過程,在這里我們關心一種的吸收過程-受激吸收。受激吸收是一種與后面將要介紹的受激輻射相反的過程,既一個外界光子將使一個處于級E1的粒子躍遷到一個較級E2上,且外來光子的頻率υ與粒子能級差E2-E1有如下關系:
υ=(E2-E1)/h
其中h為普朗克常數。
2.自發輻射:在沒有外界干擾的情況下,處于級的粒子,可以自發地向級躍遷,同時發射一個光子,這個光子的頻率一般由下式決定:
υ=(Em-En)/h
Em-En為發生躍遷的上下能級能量差。自發輻射過程與外界相互作用無關,各個原子的輻射都是自發的、隨即的、的進行,因而各個粒子發出的光子的發射方向、偏振態和相位是不同的,隨機的。自發輻射是一種非相干光輻射。
3.受激輻射:當存在外來光子時,光子與粒子相互作用,當外來光子的頻率υ正好滿足。



