1、1闡述激光的基本原理，怎樣提高亮度？闡述激光的基本原理，怎樣提高亮度？闡述激光的基本原理：闡述激光的基本原理：在組成物質(zhì)的原子中，有不同數(shù)量的粒子（電子）分布在不同的能級(jí)上，在高能級(jí)上的粒子受到某種光子的激發(fā)，會(huì)從高能級(jí)跳到（躍遷）到低能級(jí)上，這時(shí)將會(huì)輻射出與激發(fā)它的光相同性質(zhì)的光，而且在某種狀態(tài)下，能出現(xiàn)一個(gè)弱光激發(fā)出一個(gè)強(qiáng)光的現(xiàn)象。這就叫做“受激輻射的產(chǎn)生的想干光放大”，簡(jiǎn)稱激光。光與物質(zhì)的相互作用，實(shí)質(zhì)上是組成物質(zhì)的微觀粒子吸收或

2、輻射光子，同時(shí)改變自身運(yùn)動(dòng)狀況的表現(xiàn)。微觀粒子都具有特定的一套能級(jí)（通常這些能級(jí)是分立的）。任一時(shí)刻粒子只能處在與某一能級(jí)相對(duì)應(yīng)的狀態(tài)（或者簡(jiǎn)單地表述為處在某一個(gè)能級(jí)上）。與光子相互作用時(shí)，粒子從一個(gè)能級(jí)躍遷到另一個(gè)能級(jí)，并相應(yīng)地吸收或輻射光子。光子的能量值為此兩能級(jí)的能量差△E，頻率為ν=△Eh（h為普朗克常量）。1.受激吸收（簡(jiǎn)稱吸收）處于較低能級(jí)的粒子在受到外界的激發(fā)（即與其他的粒子發(fā)生了有能量交換的相互作用，如與光子發(fā)生非彈性碰

3、撞），吸收了能量時(shí)，躍遷到與此能量相對(duì)應(yīng)的較高能級(jí)。這種躍遷稱為受激吸收。2.自發(fā)輻射粒子受到激發(fā)而進(jìn)入的激發(fā)態(tài)，不是粒子的穩(wěn)定狀態(tài)，如存在著可以接納粒子的較低能級(jí)，即使沒(méi)有外界作用，粒子也有一定的概率，自發(fā)地從高能級(jí)激發(fā)態(tài)（E2）向低能級(jí)基態(tài)（E1）躍遷，同時(shí)輻射出能量為（E2E1）的光子，光子頻率ν=（E2E1）h。這種輻射過(guò)程稱為自發(fā)輻射。眾多原子以自發(fā)輻射發(fā)出的光，不具有相位、偏振態(tài)、傳播方向上的一致，是物理上所說(shuō)的非相干光。3

4、.受激輻射、激光1917年愛(ài)因斯坦從理論上指出：除自發(fā)輻射外，處于高能級(jí)E2上的粒子還可以另一方式躍遷到較低能級(jí)。他指出當(dāng)頻率為ν=（E2E1）h的光子入射時(shí)，也會(huì)引發(fā)粒子以一定的概率，迅速地從能級(jí)E2躍遷到能級(jí)E1，同時(shí)輻射一個(gè)與外來(lái)光子頻率、相位、偏振態(tài)以及傳播方向都相同的光子，這個(gè)過(guò)程稱為受激輻射?？梢栽O(shè)想，如果大量原子處在高能級(jí)E2上，當(dāng)有一個(gè)頻率ν=（E2E1）h的光子入射，從而激勵(lì)E2上的原子產(chǎn)生受激輻射，得到兩個(gè)特征完全相

5、同的光子，這兩個(gè)光子再激勵(lì)E2能級(jí)上原子，又使其產(chǎn)生受激輻射，可得到四個(gè)特征相同的光子，這意味著原來(lái)的光信號(hào)被放大了。這種在受激輻射過(guò)程中產(chǎn)生并被放大的光就是激光。怎樣提高亮度：怎樣提高亮度：采用氣體激光器，光腔Q調(diào)制技術(shù)和激光放大器可使激光震蕩時(shí)間壓縮并將輸出功率放大提高脈沖功率，采用鎖模技術(shù)和脈寬壓縮繼續(xù)可進(jìn)一步壓縮脈寬時(shí)間2、說(shuō)明霧和霾的構(gòu)成，解析藍(lán)天形成的原因，以及大氣窗口。（說(shuō)明霧和霾的構(gòu)成，解析藍(lán)天形成的原因，以及大氣窗口。

6、（2020分）分）霧靄的構(gòu)成：霧靄的構(gòu)成：千米的，稱為輕霧；水平能見(jiàn)度小于10千米，且是灰塵顆粒造成的，就是霾或灰霾。（3）厚度：霧的厚度只有幾十米至200米，霾則有1～3千米。（4）顏色：霧的顏色是乳白色、青白色或純白色，霾則是黃色、橙灰色。（5）邊緣輪廓：霧的邊界很清晰，過(guò)了“霧區(qū)”可能就是晴空萬(wàn)里，但是霾則與周圍環(huán)境邊界不明顯。解析藍(lán)天形成的原因：解析藍(lán)天形成的原因：大氣分子→極化→受迫振動(dòng)→吸收。分子的固有吸收頻率由分子內(nèi)部的運(yùn)

7、動(dòng)形態(tài)決定。極性分子→電子運(yùn)動(dòng)原子振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。相應(yīng)的共振吸收頻率分別與光波的紫外和可見(jiàn)光、近紅外和中紅外以及遠(yuǎn)紅外區(qū)相對(duì)應(yīng)。因此分子的吸收特性強(qiáng)烈的依賴于光波的頻率。大氣中N2、O2→可見(jiàn)光和紅外區(qū)幾乎不表現(xiàn)吸收→遠(yuǎn)紅外和微波吸收。大氣中He，Ar，Xe，O3，Ne等→可見(jiàn)光和近紅外有吸收譜線→大氣中的含量甚微→不考慮吸收→在高空處，其余衰減因素都已很弱→吸收作用。大氣中H2O和CO2分子，特別是H2O分子在近紅外區(qū)有寬廣的振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)及純振

8、動(dòng)結(jié)構(gòu)，因此是可見(jiàn)光和近紅外區(qū)最重要的吸收分子。可見(jiàn)光和近紅外區(qū)主要吸收譜線：對(duì)某些特定的波長(zhǎng)→大氣呈現(xiàn)出極為強(qiáng)烈的吸收→光波幾乎無(wú)法通過(guò)。根據(jù)大氣的這種選擇吸收特性，一般把近紅外區(qū)分成八個(gè)區(qū)段，將透過(guò)率較高的波段稱為“大氣窗口大氣窗口”。在這些窗口之內(nèi)，大氣分子呈現(xiàn)弱吸收。目前常用的激光波長(zhǎng)都處于這些窗口之內(nèi)。由于分子散射波長(zhǎng)的四次方成反比。波長(zhǎng)越長(zhǎng)，散射越弱；波長(zhǎng)越短，散射越強(qiáng)烈。故可見(jiàn)光比紅外光散射強(qiáng)烈，藍(lán)光又比紅光散射強(qiáng)烈。在晴