粒子数反转的实现粒子数反转的条件(粒子数反转)
粒子数反转的实现粒子数反转的条件(粒子数反转)
1、要实现粒子数反转必须对工作物质提供能量对。根据查询相关公开信息显示，要粒子数反转，必须从外界给工作物质提供能量。
1、这是激光工作物质的一种属性。低能级的粒子经过泵浦激励以一定的速率跃迁到高能级；跃迁到高能级的粒子经过热弛豫及自发辐射再回到低能级。当粒子激励向上跃迁的速率大于高能级粒子向下跃迁的速率，在高能级上的粒子越来越多，低能级的粒子越来越少，这样就形成了粒子数反转。
2、即让处在高能级的粒子数大于处在低能级的粒子数，这被称之为粒子数反转。如何从技术上实现粒子数反转是产生激光的必要条件。
3、意即粒子数反转是产生光放大的内因。那外因是什么？既对亚稳态能级粒子体系（主要工作物质）增加某种的外部作用。
1、主要原因是普通光源中粒子产生受激辐射的概率极小。当频率一定的光射入工作物质时，受激辐射和受激吸收两过程同时存在，受激辐射使光子数增加，受激吸收却使光子数减小。物质处于热平衡态时，粒子在各能级上的分布，遵循平衡态下粒子的统计分布律。
2、激光的理论基础起源于物理学家爱因斯坦，1917年爱因斯坦提出了一套全新的技术理论‘光与物质相互作用。这一理论是说在组成物质的原子中，有不同数量的粒子（电子）分布在不同的能级上，在高能级上的粒子受到某种光子的激发。
3、主要原因是，原子同时存在受激辐射和受激吸收两个过程，受激辐射使光子数增加，受激吸收却使光子数减小。要想产生激光，必须使受激辐射强于受激吸收。即让处在高能级的粒子数大于处在低能级的粒子数，这被称之为粒子数反转。如何从技术上实现粒子数反转是产生激光的必要条件。
4、于是人们就开始寻找其他粒子的反粒子。1954年，在加利福尼亚大学的劳伦斯辐射实验室，建成了64亿电子伏的质子同步稳相加速器，这为寻找反质子提供了条件。1955年，张伯伦和塞格雷用上述加速器证实了前一年人们所观测的反质子的存在。
5、于是，在高能物理的历史上，反西格玛负超子和反克赛负超子被并列为公认的最早发现的两个负超子。这两项发现对证实反粒子的普遍存在提供了有力的证据。 原来，1956年秋，已在世界核物理学界声名远扬的王淦昌来到了苏联杜布纳联合原子核研究所，任*研究员，后任副所长。
6、年美国物理学家张伯伦（Owen Cham-berlain）等在加速器的实验中，发现了反质子，即质量和质子相同，自旋量子数也是1/2，带一个单位负电荷的粒子。接着又发现了反中子。后来发现，各种粒子都有相应的反粒子存在，这个规律是普遍的。有些粒子的反粒子就是它自己，这种粒子称为纯中性粒子。
1、是指用来实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质体系，有时也称为激光增益媒质，它们可以是固体（晶体、玻璃）、气体（原子气体、离子气体、分子气体）、半导体和液体等媒质。
2、光与物质相互作用时可出现受激吸收、自发辐射、受激辐射现象。受激辐射，在稳定状态下，高能态的粒子数多于低能态的，而受激辐射要高能级的粒子数多于低能级的，使受激辐射过程强于吸收过程，因此粒子数的反转是产生激光的必要条件。能实现粒子数反转的工作物质最常见的是三能级系统或四能级系统的。
3、有了合适的工作物质和激励源后，可实现粒子数反转，但这样产生的受激辐射强度很弱，无法实际应用。于是人们就想到了用光学谐振腔进行放大。所谓光学谐振腔，实际是在激光器两端，面对面装上两块反射率很高的镜。一块几乎全反射，一块光大部分反射、少量透射出去，以使激光可透过这块镜子而射出。
4、激光工作物质是激光器中用于发射激光的物质。作为激光的工作介质，必须是激活介质，即在外界能源激励下，能在介质中形成粒子数反转（若介质在外界能源激励下破坏了热平衡，使高能级上的粒子数大于的能级上的粒子数，这种状态称为粒子数反转态。
5、由泵浦源发出的泵浦光通过一面反射镜耦合进入增益介质中，由于增益介质为掺稀土元素光纤，因此泵浦光被吸收，吸收了光子能量的稀土离子发生能级跃迁并实现粒子数反转，反转后的粒子经过谐振腔，由激发态跃迁回基态，释放能量，并形成稳定的激光输出。光纤激光器的工作原理主要基于光纤激光器的特殊结构。
6、通常实现粒子数反转要依靠两个以上的能级：低能级的粒子通过比高能级还要高一些的泵浦能级抽运到高能级。一般可以用气体放电的办法来利用具有动能的电子去激发激光材料，称为电激励；也可用脉冲光源来照射光学谐振腔内的介质原子，称为光激励；还有热激励、化学激励等。
