[科普中國]-受激態(tài)

概念

若體系的哈密頓量不含時間，則體系處于一系列能量取確定值的狀態(tài)中，如果這些狀態(tài)是束縛態(tài)，則必有一個狀態(tài)的能量值最小，這個狀態(tài)稱為基態(tài)。其他狀態(tài)依次稱為第一、第二激發(fā)態(tài)等?；鶓B(tài)是最穩(wěn)當(dāng)?shù)臓顟B(tài)。

原子（分子或離子）在受激態(tài)（也稱激發(fā)態(tài)）停留的平均時間。原子通常處于能量最低的基態(tài)。它通過同其他原子或自由電子碰撞，或吸收光子，從外界獲得能量而躍遷到較高的受激態(tài)。到達(dá)受激態(tài)的原子，停留一段時間后，將通過自發(fā)發(fā)射陸續(xù)離開該能態(tài)。每個原子在受激態(tài)停留的時間長短不一，但大量原子的平均停留時間卻有一定的值，稱為該受激態(tài)的平均壽命，簡稱受激態(tài)壽命。1

基本原理我們考慮一個由彼此沒有相互作用的受激原子所構(gòu)成的系統(tǒng)并忽略系統(tǒng)中所存在的光子的影響。受激原子自發(fā)地輻射。設(shè)時刻處于態(tài)的原子數(shù)是。在時間內(nèi)，的自發(fā)躍遷使的平均變化為

此方程給出

其中，

是處于受激態(tài)的原子的平均壽命。如果從可以向兩個低能態(tài)、自發(fā)躍遷，則在內(nèi)，這些躍遷使得的平均變化為

此方程給出

因此，處于態(tài)的原子的平均壽命滿足如下關(guān)系：。2