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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=△E/h(h為普朗克常量)。
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。
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(E2-E1)的光子，光子頻率 ν=(E2-E1)/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。
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=(E2-E1)/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。
可以設(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=(E2-E1)/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。
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