为什么激光管内正发射激光的气体,其温度为负温度(

来源：学生作业帮编辑：大师作文网作业帮分类：物理作业时间：2024/11/11 09:25:03

为什么激光管内正发射激光的气体,其温度为负温度(
激光器如何利用粒子数反转来工作？

.
这里的温度定义是根据玻耳兹曼分布率定义的.
根据玻耳兹曼分布率（Baidu这里没法写公式）,
正温度下能量越高的能级上粒子分布比例越小；
绝对零度时所有粒子都简并到最低能级上.
（玻耳兹曼分布不考虑费米子,没有简并互斥的概念）
而激光器Laser和微波激射器Maser都是利用粒子数反转来工作的,
所谓粒子数反转,就是高能级上的粒子数超过低能级上的粒子数,
这种情况如果继续使用玻耳兹曼分布公式的话,就会推出一个负温度!
但这只是理论上“低于绝对零度”的现象,实际上并不是真的低温,
因为根据热力学第零定律,温度从本质上来说应该是一个相对值,
两个物体接触传热时,失去热量的一侧温度高,另一侧温度低.
用相对值定义温度,永远只会有正的温度（K）.
而用单一体系内部的粒子数分布来定义温度,才会得到负温度,
这是没有实际意义的,只有理论价值.
实现粒子数反转的办法很多：泵光源、化学反应、半导体中的电势差等等,
都可以把粒子提升到高能级,然后少量粒子自发的向低能级跃迁发光,
这些光在激光器谐振腔内来回反射,激发大量同样的高能粒子也向低能级跃迁,
并且它们发出的光与最初少数粒子发出的光频率、相位完全一致,
这就是Laser和Maser的核心物理过程——受激辐射.
（激光器 LASER 的全称就是 Light Amplification by Stimulated
Emission of Radiation 受激辐射式光放大器；而微波激射器 MASER
的全称是 Microwave Amplification by Stimulated Emission of
Radiation 受激辐射式微波放大器）
由于整个过程是从少量高能粒子跃迁发光演化为大量粒子跃迁发光,
光（或微波）的强度呈雪崩式的急剧增长,最终从谐振腔中发出的是
强度高、相位和频率高度一致的相干光（或微波）.
如果这个过程是先粒子数反转,后受激辐射；再粒子数反转,再受激辐射
……那么就是脉冲式激光器；
如果用来实现粒子数反转的装置足够强劲,就可能在激光/微波发出的
全过程中不断地将粒子从低能态抽运到高能态,保证始终是粒子数反转
状态,从而能连续发光,那么就是连续式激光器.
.

为什么激光管内正发射激光的气体,其温度为负温度( 塑料的玻璃化温度是其使用温度的上限,那为什么聚乙烯的玻璃化温度为负,但在常温下仍具有固体性质呢? 一容器内储有氧气,其压强为,温度为27 ℃,求：气体分子的数密度稳压二极管齐纳击穿时温度系数为负.雪崩击穿时温度系数为正.怎么解释温度与击穿电压的关系?为什么齐纳击穿时温度越高,稳定为什么金属的电阻温度系数为正的气体进行可逆的卡诺循环,其高温热源的温度为T2,低温热源的温度为T2 气体的温度为什么不一定比液体固体温度高为什么试管内气体的温度降低,压强就减小了? 为什么密闭容器内的气体温度不变时,体积减小,压强增大? 激光的温度与说明有关,与频率有关吗?为什么激光可以切割金属. 密闭容器内有一定质量的理想气体.温度升高5℃时,气体压强增量为原来的百分之一,则气体原来温度为? 正温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻各有什么特点?