коэ / коэ экз / КОЭ презентации и какая-то теория / KOE-01_-_Opredelenia_Koeffitsienty_Eynshteyna
.pdf
41
Законы преломления
Частота электромагнитных колебаний не меняется и произведение nsinθ одинаково как для падающего (индекс 1), так и для преломленного (индекс 2) лучей
n1 sin θ1 n2 sin θ2 ,
Закон преломления Снелля (Снеллиуса)
|
|
sin θ2 |
|
v2 |
|
n1 |
n |
|
1 |
, |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
sin θ1 |
|
v1 |
|
n2 |
12 |
|
n21 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
42
Полное внутреннее отражение
n2 < n1, n21 < 1
θc - предельный (критический) угол падения
θ |
θ |
|
arcsin n |
arcsin |
n2 |
, |
θc |
c |
|
||||||
1 |
|
21 |
|
n1 |
|
||
|
|
|
|
|
|
Для углов падения θ1 > θc
R = 1
T = 0
θc - угол полного внутреннего отражения
43 |
Отражение R и пропускание T |
|||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
Поперечная электрическая волна ТЕ |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
Е перпендикулярен плоскости падения |
|
|
|
|
θR = θ1 |
||||||||||||
|
Поперечная магнитная волна ТМ |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
IT |
|
По интенсивности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
R |
r |
2 |
|
sin2 ( ) |
, |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
TE |
|
sin2 ( |
) |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R r |
2 |
|
tg2 |
( |
) |
. |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|| |
TM |
|
tg2 ( |
) |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
θ1 = 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
(n n )2 |
|
1 n |
2 |
T |
IT |
I1 |
IR |
I1(1 R) |
||||||
|
R |
|
R |
1 |
2 |
2 |
|
|
21 |
|
I1 |
|||||||
|
|
I1 |
(n1 n2 ) |
|
|
1 n21 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
44
Угол Брюстера
Волна ТМ
при θ1 + θ2 = π/2
R|| = 0
Угол Брюстера
θ1 = θB = arctg(n2/n1)
45 |
|
|
|
Образец толщиной d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
I1 R |
|
|
|
I1 (1 – R) R |
|
I |
|
(1 – R)2 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
I1 (1 – R) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Tω |
(1 Rω ) |
2 |
|
kωd |
|
|
||||||||
С учетом поглощения |
e |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
Коэффициент поглощения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
kω |
1 |
2 ln(1 Rω ) lnTω |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Интегральный коэффициент поглощения |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
K k d |
|
|
n |
B01N0 B10N1 |
nB01 |
N |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
c |
|
|
|
|
|
|
c |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
46
Дисперсия показателя преломления
Зависимость n(ω) или n(λ)
Наиболее сильна:
вблизи резонансных частот (вблизи областей интенсивного поглощения)
Соотношения Крамерса — Кронига
|
|
2 |
|
|
' |
|
|
|
||||||
n( ) 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
( ')d ' |
|||||
|
|
( ')2 2 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
( ) 1 |
|
2 |
' |
|
( ')d ' |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
1 |
|
|
|
( ')2 2 |
2 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ε2 |
|
σ |
|
|
|
|
ε1 εr |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
ε0ω |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
47
Принцип работы квантовых усилителей и генераторов
48 
Усиливающая среда
Населенность уровня
N1/g1
Инверсия населенностей:
N1/g1 < N2/g2
Степень инверсии (инверсная перенаселенность):
N = N2/g2 - N1/g1
dI |
|
|
ω[N b (ω) N b |
(ω)]ρ(ω)dz |
|
ωn |
g(ω)[N B |
N B ]I dz |
||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
2 |
21 |
1 |
12 |
|
|
|
|
c |
|
2 |
21 |
1 |
12 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
ωnB12 g(ω) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
dI |
|
|
g1 |
N2 |
N1 |
I dz |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
c |
g2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
49
Поглощение и усиление
Коэффициент поглощения
k |
ωnB |
|
|
g |
|
|
|
12 |
g(ω) N1 |
1 |
N2 |
|
|||
c |
g2 |
||||||
|
|
|
|
|
Изменение интенсивности
-dI(z)/I(z) = kωdz
Закон Бугера-Ламберта
I(z) I0e k z
Показатель усиления
αω= - kω
50
Максимальное усиление
Интегральный показатель поглощения
|
|
|
K k dω |
|
|
ωnB12 |
|
|
|
|
g1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
N1 |
N2 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
c |
|
|
|
|
g2 |
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Показатель усиления |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
2 ω0nB12 g1 |
|
|
|
|
|
N1 |
|
|
||||
|
|
max (ω0 ) kmax (ω0 ) |
|
|
|
|
K |
|
|
|
N2 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
ω |
|
c ω |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
g2 |
|
|
|
g1 |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
m |
/ g |
m |
|
|
|
|
E |
m |
E |
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
exp |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
Nn / gn |
|
|
|
|
|
kT |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|