思考题：
1、均匀加宽和非均匀加宽的本质区别是什么？
2、为什么原子（分子，离子）在能级上的有限寿命会造成谱线加宽？从量子理
论出发，阐明当下能级不是基态时，自然线宽不仅和上能级的自发辐射寿命有关，而且和下能级的自发辐射寿命有关，并给出谱线宽度与激光上、下能级寿命的关系式。

3、什么是多普勒加宽？从物理本质上阐明为什么气体工作物质的温度越高，分
子量（原子量）越小，多普勒加宽越大？
4、三能级系统和四能级系统的本质区别是什么？为什么三能级系统比四能级系
统难实现粒子数反转分布？
5、结合能级结构简图，推导三能级系统的小信号反转粒子数密度分布公式，并
分析影响因素。

6、什么是反转粒子数密度的饱和效应？
7、什么是增益饱和效应？均匀加宽工作物质和非均匀加宽工作物质的增益饱和
的基本特征有何异同？
8、在均匀加宽工作物质中，为什么入射光的频率越接近介质的中心频率增益饱
和效应越强，越远离中心频率增益饱和效应越弱？
作业题
1、考虑某二能级工作物质，其E2能级的自发辐射寿命为τs2，无辐射跃迁寿命。

假设在t=0时刻E2上的原子数密度为n20，工作物质的体积为V，自发辐为τnr
2
射光的频率为ν，求：
（1）自发辐射光功率随时间t的变化规律；
（2）能级E2上的原子在其衰减过程中总共发出的自发辐射光子数；
（3）自发辐射光子数与初始时刻能级E2上的粒子数之比η2（η2称为量子产额或E2能级向E1能级跃迁的荧光效率）。

2、某激光工作物质的自发辐射谱线形状呈三
角形，如图所示。

光子能量h ν0=1.476eV 。

高
能级自发辐射寿命τs2=5ns ，小信号中心频率增
益系数g 0(ν0)=10cm -1。

求：
（1）中心频率处线型函数的值。

（2）达到上述小信号中心频率增益系数所需要的小信号反转粒子数密度（假设折射率η=1）。

3、静止氖原子的3S 2-2P 4谱线中心波长为632.8nm ，设原子分别以0.1c, 0.4c 好0.8c 的速度向着观察者运动，问其表观中心波长分别为多少？
4、He-Ne 激光器中Ne 20的632.8nm 谱线的跃迁上能级3S 2的自发辐射寿命τs2≈2⨯10-8s ，下能级2P 4的自发辐射寿命τs1≈2⨯10-8s ，放电管气压P ≈266Pa ，放电管温度T=350K ，试求
（1）均匀加宽线宽∆νH ;
（2）多普勒线宽∆νD ;
（3）分析在该激光器中，哪种加宽占优势（已知氖原子的碰撞加宽系数α=750kHz/Pa ）。

5、已知红宝石的密度为3.98g/cm 3，其中Cr 2O 3所占比例为0.05%（质量比），在波长为694.3nm 附近的峰值吸收系数为0.4cm -1。

设在泵浦激励下获得小信号反转粒子数密度∆n 0=5⨯1017cm -3。

求中心波长小信号增益系数。

（提示：每个Cr 2O 3分子的重量=M /N A ，M 为分子量，N A 为阿伏伽德罗常数）
6、室温下Nd:YAG 的1.06μm 跃迁的线型函数是线宽为195GHz 的洛伦兹线型函数。

上能级的寿命τ2=230μs ，该跃迁的量子产额η2=0.42（量子产额为自发辐射光子总数与初始时刻上能级钕离子数之比），YAG 的折射率为η=1.82。

求中心频率
辐射界面σ21。

（提示：发射界面()(,)v A A g g λσνννππν==⋅222102121020
88）。