篇一：6.25教案
物质构成的奥秘知识点：
初三化学第三单元 物质构成的奥秘
课题1 原子的构成
1．原子的组成
质子：每个质子带1个单位正电荷。
原子 中子：不带电
1个单位负电荷 ⑴ 子核所带电量数称为核电荷数，由于原子核所带电量和核外电子的电量相等，但电性相反，因此原子 电
性。 核电荷数＝ ＝核外
⑵原子核内的质子数不一定等于中子数，普通的氢原子的原子核内无中子。 ⑶原子的种类是由核（ )决定的。
⑷原子核只占原子体积的很小一部分，原子内相对有一个很大的空间，电子在这个空间里作高速运动。 2．相对原子质量
⑴以一种碳原子(含有6个质子和6个中子的碳原子)的质量的1/12(约为1.66×10-27kg)作为标准，其他原子的质量跟它相比较所得的比值，就是这种原子的相对原子质量(符号为Ar)。
⑵相对原子质量是一个比值，在SI单位制中单位为“ ”(一般不写出)。原子的质量是原子的绝对质量，单位为克或千克。
⑶电子的质量很小，只相当于质子或中子质量的1/1836，所以原子的质量主要集中在原子核上。每个质子和中子的相对质量都约等于1，所以相对原子质量≈质子数＋中子数。
课题2 元素
1．元素。
元素是的总称。 (1)元素种类：100余种(由此组成了3000多万种物质)
(2)地壳中含量前四位元素(质量分数)： (3)生物细胞中含量在前四位元素： 2．元素符号。
国际上统一用来表示元素的一种特定的化学符号。 意义：①表示一种元素；②表示这种元素的一个原子。
例：N表示的意义有：和。
如果在元素符号前面添加系数，就只表示该元素的原子个数，不能表示该元素。如H既表示氢元素又能表示一个氧原子，而2H只能表示 ；3Fe表示 ；若要表示5个镁原子可记为：，7个氯原子可记为：。 (2)书写：①由一个字母表示的元素符号要大写；①由两个字母表示的元素符号，第一个字母要大写，第二个字母要小写。例如：钙 ，钠，钴镁 ，铝 等。
(3)元素中文名称的特点：金属元素除“汞”以外都是“金”旁，例如： 非金属元素按单质在通常情况下的存在状态分别加“石”、“气”、“水”等偏旁，因此我们可以从它们的偏旁判断属于哪类元素。 3．元素周期表。
根据元素的原子结构和性质，把现在已知的一百多种元素按原子序数(核电荷数)科学有序的排列起来，这样得到的表叫元素周期表。
(1)元素周期表的结构：
①每—格：在元素周期表中，每一种元素均占据一格．对于每一格，均包括原子序数、元素符号、元素名称、相对原子质量等内容。此外在周期表中，还用不同的颜色对金属元素、非金属元素做了区分。
②每一横行(即： )：周期表每一横行叫做—个周期。共有 个横行，有 个周期。
③每—纵行(即 )：周期表的18个纵行中，除第8、9、10三个纵行共同组成一个族外，其余15个纵行，每一个纵行叫做一个族，共有16个族。
(2)元素周期表的意义：学习和研究化学的重要工具 ①为寻找新元素提供了理论依据。
②由于在周期表中位置越靠近的元素性质越相似，可启发人们在元素周期表一定的区域寻找新物质所需的元素，(如农药、催化剂、半导体材料等。)
课题3 离子 1．核外电子的排布。
(1)核外电子的分层排布：元素的原子核外的电子层最少有1层，最多有7层；第一层不超过个电子，第二层不超过 个电子，最外层不超过个电子(只有1个电子层的最外层不超过2个电子)。 (2)原子结构简图各部分的意义：
(3)相对稳定结构：最外层具有 (只有一个电子层的元素具有2个电子)的结构属于相对稳定结构。 (4)
(5)元素的性质，特别是元素的化学性质，是由 决定的。 2．离子的形成。
＋－－－
(1)离子：因得失电子而带电荷的原子叫离子。如Na、Cl、OH、SO42等 (2)离子的分类。
阳离子：带正电的离子 离子
阴离子：带负电的离子
写法：在元素符号的右上角标明电量和电性(电量为1的可省略不写)
＋＋＋－－－
如：Na、Mg2、Al3；Cl、S2、O2??
碳酸根离子：，2个亚铁离子：，5个钙离子：－
下列符号表示的意义：NO33+,2H+ (3)离子符号及其意义(数字“2”的意义)。
例如，指出下列符号中数字的意义：Fe－
nCO2, 3Cl
－
5SO42(4)化合物的形成过程(以NaCl为例。)
2+
3
4．物质的构成与组成：
(1)纯净物是由同种或不同种 组成的。 (2)大多数纯净物是由分子构成的，如氧气、水?? (3)少数物质是由原子构成的，如铁、氖气等。
＋－
(4)还有少数物质是由离子构成的。如NaCl是由Na和Cl构成??
第四单元 自然界的水
第一节 爱护水资源
一、 水资源现状
1. 地球表面约71％被水覆盖着。但淡水只约占全球水储量的2.53％，其中大部分还分布在两极和高山的冰雪及
永久冻土，难以利用；可利用的只约占其中的30.4％。 2. 海水中含量最多的物质是水（H2O），含量最多的元素是氧元素，最多的金属元素是钠元素。 3. 我国水资源的现状是分布不均，人均不足。
4. 水资源紧张的原因：一方面人类生活、生产的用水量不断增加，另一方面未经处理的废水、废物和生活污水的
任意排放及农药、化肥的不合理施用等造成的水体污染，加剧了可利用水的减少，使原本已紧张的水资源更显短缺。 二、 爱护水资源——一方面要节约用水，另一方面要防止水体污染 1. 节约用水的一些具体措施：
a) 提高水的利用效率。
b) 使用新技术，改革工艺和改变习惯。 c) 污水处理之后，循环利用。 d) “一水多用”，如使用“中水”（生活污水处理后，达到一定水质标准的非饮用水）洗车、使用淘米水浇
花等。
2. 防止水体污染的一些具体措施：
a) 不使用含磷洗衣粉。
b) 工业“三废”要进行综合利用和经处理后再排放。
c) 农业上提倡使用农家肥，合理使用化肥和农药。 d) 以预防为主，治理为辅。
第二节 水的净化
一、水的净化方法
1. 过滤：把不溶于液体的固体物质与液体分离。具体操作见“二、过滤”。 2. 吸附沉降：常用明矾、活性炭对水中的杂质吸附而沉降。
? 明矾是一种常用的净水剂，它溶于水后生成的胶状物可以对悬浮杂质吸附沉降，以达到净水的目的。 ? 活性炭具有疏松多孔的结构，但需要注意的是，
活性炭不能吸附钙、镁化合物，活性炭不能降低水的硬度。 ? 活性炭净水器的入水口在净水器的下面，可以使净水效果更好。
3. 蒸馏：除去水中可溶性杂质的方法，净化程度相对较高，得到的蒸馏水可以看成是纯净物。 4. 杀菌：在水中加入适量的药物进行杀菌、消毒。如漂白粉、氯气（Cl2）、二氧化氯（ClO2）等。
5. 自来水厂净水时，需要经过沉淀、过滤、吸附、投药消毒的步骤，但是没有蒸馏和煮沸的
步骤。在净化水的方法中，只有投药消毒属于化学变化，其余都属于物理变化。
二、过滤（见下图）
【实验器材】带铁圈的铁架台、漏斗、玻璃棒、烧杯 【注意事项】
1. 操作时注意“一贴、二低、三靠”。
“一贴”：滤纸紧贴漏斗内壁，用少量水润湿滤纸并使滤纸与漏斗壁之间没有气泡（保证过滤效率）。
“二低”：滤纸低于漏斗边缘、滤液低于滤纸边缘（否则被过滤的液体会直接从滤纸与漏斗之间的间隙流到漏斗下的接受器中，使滤液浑浊）。
“三靠”：烧杯紧靠玻璃棒（玻璃棒的作用：引流，使液体沿玻璃棒流进过滤器）、玻璃棒紧靠三层滤纸、漏斗下端管口紧靠烧杯内壁（使滤液沿烧杯壁流下，防止滴下的液滴四处迸溅）。
过滤时先过滤上层清液，后过滤下层浊液。若先过滤下层浊液，滤纸上将会残留着大量不溶性杂质，再过滤上层清液时，不溶物会阻碍清液的通过，影响过滤速度。
2. 如果两次过滤之后滤液仍然浑浊，原因可能是滤纸破损或过滤时液面高于滤纸边缘。 三、 硬水的软化
1. 硬水：含有较多可溶性钙、镁化合物的水叫做硬水。
软水：不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水叫软水。
2. 硬水和软水的区分方法：分别取少量的软水和硬水于试管中，滴加等量的肥皂水，
振荡。有较多泡沫产生的水是软水；泡沫很少，产生浮渣的水是硬水。
3. 硬水在加热或长久放置时会有水垢生成，化学方程式为：
Ca(HCO3)2=CaCO3↓+H2O+CO2↑
4. 硬水的危害：① 用硬水洗涤衣物，既浪费肥皂又洗不干净衣物，时间长了还会使
衣物变硬。
② 锅炉用水硬度高了十分危险，因为锅炉内结垢之后不仅浪费燃料，而且会使锅炉内管道局部过热，易引起管道变形或损坏，严重时还可能引起爆炸。 ③ 长时间饮用硬水有害健康。
5. 硬水的软化方法：煮沸和蒸馏。制取蒸馏水的装置如右图所示。
篇二：仪器分析总习题及参考答案
1、 试述“仪器分析”是怎样的一类分析方法？有何特点？大致分哪几类？具体应用最广的
是哪两类？
2、 光谱法的仪器通常由哪几部分组成？它们的作用是什么？
光谱法的仪器由光源、单色器、样品容器、检测器和读出器件五部分组成。作用略。
3、 请按照能量递增和波长递增的顺序，分别排列下列电磁辐射区：红外线，无线电波，可
见光，紫外光，X射线，微波。
能量递增顺序：无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、X射线。
波长递增顺序：X射线、紫外光、可见光、红外线、微波、无线电波。
4、 解释名词 电磁辐射电磁波谱发射光谱吸收光谱荧光光谱原子光谱
分子光谱 特征谱线
电磁辐射――电磁辐射是一种以巨大速度通过空间传播的光量子流，它即有波动性，又具有粒子性．
电磁波谱――将电磁辐射按波长顺序排列，便得到电子波谱．电子波谱无确定的上下限，实际上它包括了波长或能量的无限范围．
发射光谱――原来处于激发态的粒子回到低能级或基态时，往往会发射电磁辐射，这样产生的光谱为发射光谱．
吸收光谱――物质对辐射选择性吸收而得到的原子或分子光谱称为吸收光谱．
荧光光谱――在某些情形下，激发态原子或分子可能先通过无辐射跃迁过渡到较低激发态，然后再以辐射跃迁的形式过渡到基态，或者直接以辐射跃迁的形式过渡到基态。通过这种方式获得的光谱，称为荧光光谱．
原子光谱――由原子能级之间跃迁产生的光谱称为原子光谱．
分子光谱――由分子能级跃迁产生的光谱称为分子光谱．
特征谱线――由于不同元素的原子结构不同（核外电子能级不同），其共振线也因此各有其特征。元素的共振线，亦称为特征谱线。
5、 解释名词： 灵敏线 共振线第一共振线
共振线――由任何激发态跃迁到基态的谱线称为共振线．
主共振线――由第一激发态回到基态所产生的谱线；通常是最灵敏线、最后线
灵敏线――元素的灵敏线一般是指强度较大的谱线，通常具有较低的激发电位和较大的跃迁几率。
AAS
解释下列名词：多普勒变宽、谱线轮廓、光谱通带、释放剂、峰值吸收 积分吸收 锐线光源 多普勒变宽――又称为热变宽，它是发射原子热运动的结果，主要是发射体朝向或背向观察器运动时，观测器所接收到的频率变高或变低，于是出现谱线变宽。
谱线轮廓――是谱线强度随波长（或频率）分布的曲线。
光谱通带――仪器出射狭缝所能通过的谱线宽度。
释放剂――当欲测元素和干扰元素在火焰中形成稳定的化合物时，加入另一种物质，使与干扰元素化合，生成更稳定或更难挥发的化合物，从而使待测元素从干扰元素的化合物中释放出来，这种加入的物质称为释放剂。
峰值吸收――采用发射线半宽度比吸收线半宽度小得多且发射线的中心与吸收线中心一致的锐线光源，测出峰值吸收系数，来代替测量积分吸收系数的方法。
6、 试比较原子发射光谱法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法有哪些异同点？
答：相同点：属于原子光谱，对应于原子的外层电子的跃迁；是线光谱，用共振线灵敏度高，均可用于定量分析．
不同点： 原子发射光谱法 原子吸收光谱法原子荧光光谱法
(1)原理 发射原子线和离子线 基态原子的吸收自由原子(光致发光) 发射光谱吸收光谱 发射光谱
(2)测量信号 发射谱线强度 吸光度 荧光强度
(3)定量公式 lgR=lgA + blgc A=kc If=kc
(4)光源作用不同 使样品蒸发和激发 线光源产生锐线 连续光源或线光源
(5)入射光路和检测光路 直线 直线 直角
(6)谱线数目可用原子线和 原子线(少)原子线(少) 离子线(谱线多)
(7)分析对象 多元素同时测定 单元素单元素、多元素
(8)应用 可用作定性分析 定量分析定量分析
(9)激发方式 光源有原子化装置 有原子化装置
(10)色散系统棱镜或光栅光栅 可不需要色散装置 (但有滤光装置)
(11)干扰 受温度影响严重 温度影响较小 受散射影响严重
(12)灵敏度高 中 高
(13)精密度稍差适中 适中
7、 为什么空心阴极灯能发射锐线光谱？
答：根据空心阴极灯的工作原理可知，其发射的是元素的特征光辐射；由于灯的工作电流一般在几毫安至几十毫安，阴极温度不高，所以Doppler变宽效应不明显，自吸现象小；灯内气体压力很低，Lorentz变宽也可忽略；因此，在正常工作条件下，空心阴极灯发射出半宽度很窄的特征谱线。
8、 简述常用原子化器的类型及其特点。
答：原子化器主要有以下几类：
（1）火焰原子化器：火焰原子化器操作简单，火焰稳定，重现性好，精密度高，应用范围广，但它的雾化效率低；
（2）无火焰原子化器：如石墨炉原子化器，它的原子化程度高，试样用量少（1-100μL），可测固体及粘稠试样，灵敏度高，检测极限可达10-12g~ 10-14g ，但其精密度差，测定速度慢，操作不够简便，装置复杂。
（3）其它：如汞低温原子化法、氢化物原子化法，其检出限低，选择性好，干扰少。
9、 原子吸收光谱分析的光源应当符合哪些条件？为什么？
答：原子吸收光谱分析的光源应当符合下列条件：
（1）发射谱线的宽度窄（锐线）；（2）发射谱线的强度大，背景小；（3）稳定性好；（4）灯的寿命长。
10、 简述石墨炉原子化器的升温程序及作用。
答：石墨炉的升温程序及各步骤的作用如下：
（1）干燥——蒸发样品中溶剂或水分；
（2）灰化——除去样品比分析元素化合物易挥发的基体物质；
（3）原子化——使分析元素化合物离解成原子；
（4）净化——除去残留的杂质。
11、 关于火焰原子吸收光谱测量条件的选择原则是什么？
分析线：通常选择共振线，往往也是灵敏线。有成熟方法参考。
HCL灯电流：预热。保证光强的情况下使用低电流。＜20mA
火焰：乙炔焰干扰分析线在220nm以下测定（背景吸收）；氧化亚氮焰高温还原性，适用易生成难解离化合物的元素；低温焰（氢、煤气）适用易电离元素。
燃烧器高度：元素不同，原子化区在火焰中分布不同。上下调节高度至A值最大时为止。 狭缝：如果分析线没有邻近的非共振线干扰或背景小，选择宽狭缝（方法： 调大S至A值大到会减小），可提高信噪比。同时选择小的增益降低噪。
12、 石墨炉原子化比火焰原子化灵敏度高的主要原因是（ ）
A． 原子蒸气密度大；B．原子化温度高；C．试样量多； D 有净化步骤
13、 空心阴极灯中引起发射线变宽的主要因素是（ ）
A． 多普勒变宽；B．压力变宽；C．场致变宽。D 自然变宽
14、 预混合火焰的结构可分为四个区域, 火焰光谱法中最重要的观察区是（ ）
A．第一反应区； B．第二反应区； C．中间区 ；D 外区
15、 下面（ ）是AAS中常用的排除干扰的方法
1.使用基体改进剂、释放剂、保护剂2.加消电离剂3.塞曼效应校正背景 4.梯度洗脱5.老化6.低温原子化
16、 用原子吸收法测定元素M时。由未知试样得到的吸光度为0.435，若9毫升试样中
加入1毫升100mg·L-1的M标准溶液，测得该混合液吸光度为0.835．问未知试液中M的浓度是多少？
解：标准加入法
?A1?kcx?0.435??9cx?1?100A?k??0.8352?9?1? 解得cx=9.81mg·L-1
17、 测定血浆中Li的浓度，将两份均为0.430mL血浆分别加入到5.00mL水中，然后
向第二份溶液加入20.0μL 0.0430mol/L的LiCl标准溶液。在原子吸收分光光度计上测得读数分别为0.230和0.680，求此血浆中Li得浓度（以μg/mLLi表示）
7.08μg/mL
18、 原子吸收光谱测定水样中Co得浓度。分别吸取水样10.0mL于50mL容量瓶中，
然后向各容量瓶中加入不同体积的6.00μg/mL Co 标准溶液，并稀释至刻度，在同样条
件下测定吸光度，由下表数据用作图法求得水样中Co的浓度。
10.9μg/mL
UV
19、 试比较原子吸收分光光度法与紫外-可见分光光度法有哪些异同点？
答：相同点： 二者都为吸收光谱，吸收有选择性，主要测量溶液，定量公式：A=kc，仪器结构具有相似性．
不同点： 原子吸收光谱法
紫外――可见分光光度法
(1)原子吸收
分子吸收
(2) 线性光源连续光源
(3)吸收线窄，光栅作色散元件 吸收带宽，光栅或棱镜作色散元件
(4) 需要原子化装置(吸收池不同)无
(5)背景常有影响，光源应调制
(6) 定量分析 定性分析、定量分析
(7)干扰较多，检出限较低 干扰较少，检出限较低
20、 分别画出原子吸收光谱仪和紫外可见分光光度计的结构方框图，比较两者的不同
点，并说明为什么有这些不同。
答：原子吸收光谱仪的结构方框图如下：
紫外可见分光光度仪的结构方框图如下：
最主要区别：原子吸收光谱仪的单色器位于原子化器（样品）与检测器之间，而紫外可见光度计的单色器位于光源与样品池之间。一方面，由于火焰原子化器本身是一强发射光源和热源，如果与检测器靠近，容易造成检测器饱和，在中间置入单色器可以避免这种情况出现，也可以减小杂散光进入检测器；另一方面，紫外光源所使用的波段的波长比较短，其能量很高，如直接照射到样品上，容易造成样品分解（测定对象多为有机物），通过单色器后再照射到样品可减弱这种影响，同时，其吸收池本身并不发光发热，因此没有火焰吸收法中对造成检测器影响的问题。
21、 试比较双光束和双波长分光光度法在仪器结构上有何不同，双波长分光光度法的原
理是什么？
答：(1) 双光束分光光度计，在单色器的后面放置一切光器，将光分为两路强度相同的两部分，分别通过参比和样品溶液测定。
双波长分光光度计，将同一光源发出的辐射通过两个单独调节的单色器，产生两条不同波长的光，分别进行测定。
(2)由于双波长分光光度计采用统一光源，调节仪器使两波长处光强度相等，则两波长处吸光度之差为ΔA= Aλ2 –Aλ1 = (ελ2 –ελ1)bc
即输出信号ΔA浓度c成正比．消除了参比溶液和样品溶液组成不同带来的误差。
22、 与紫外分光光度计比较，荧光分光光度计有何不同。
答：光源：激发光源强度比吸收测量中的光源强度大。
单色器：两个单色器，激发单色器和发射单色器。
检测器：荧光强度很弱，检测器有较高的灵敏度。
试样池：荧光分析中要求用石英材料。
由于荧光强度与透过光强度相比小得多，在测量荧光时必须严格消除透过光的影响，在测量荧光计的仪器中，是在与入射光和透过光垂直的方向上来测量荧光。
（荧光光度计有两个单色器，且入射光路与检测系统的光路垂直。）
23、 名词解释：K带，红移，生色团，助色团
K吸收带：不饱和有机物中π→π ＊ 跃迁引起的紫外强吸收，不饱和有机物共轭体系越大K带长移越厉害。
红移和紫移：在分子中引入的一些基团或受到其它外界因素影响，吸收峰向长波方向(红移)或短波方向(蓝移)移动的现象。
生色团：分子中含有非键或?键的电子体系，能吸收外来辐射时并引起?–?*和n–?*跃迁，可产生此类跃迁或吸收的结构单元，称为生色团。主要的生色团有–C=O、–N=N–、–N=O等。
助色团：含有孤对电子(非键电子对)，可使生色团吸收峰向长波方向移动并提高吸收强度的一些官能团，称之为助色团，如–OH、–OR、–NHR、–SH、–Cl、–Br、–I等。
24、 如何区别紫外吸收光谱中的n-π* 和 π-π*跃迁？
答：（1）它们的摩尔吸收系数差异很大，故可用摩尔吸收系数不同加以区别；（2）可以在不同极性溶剂中测定最大吸收波长，观察红移或紫移，随溶剂的极性增加n-π*跃迁发生兰移和π-π*跃迁红移，以区别这两种跃迁类型。
25、 下面化合物中含生色团的是（）
1.CH3CH2OH 2.CH3CH2NH2 3.CH3CCl3 4.CH3CH2COOH 5.CH2CHCHCH2
26、 在UV—Vis定量分析中，为确保结果准确，须（ ）
1.λ射线须单色光 2.测定溶液须稀溶液 3.测定波长应选择吸收曲线平滑区 4.吸收度A读数宜在0.2—0.8之间 5选择锐线光源
27、 关于吸收系数K的论述正确的是（）
1.吸收物质不同，K也不同 2.随入射波长的变化而变化 3.与温度有关
篇三：激光原理课后习题
第1章习 题
1. 简述激光器的基本结构及各部分的作用。
2. 从能级跃迁角度分析，激光是受激辐射的光经放大后输出的光。但是在工作物质中，自发辐射、受激辐射和受激吸收三个过程是同时存在的，使受激辐射占优势的条件是什么？采取什么措施能满足该条件？
3. 叙述激光与普通光的区别，并从物理本质上阐明造成这一区别的原因。
4. 什么是粒子数反转分布？如何实现粒子数反转分布？
5. 由两个反射镜组成的稳定光学谐振腔腔长为0.5 m，腔内振荡光的中心波长为632.8 nm，求该光的单色性??/?的近似值。
6. 为使He-Ne激光器的相干长度达到1 km，它的单色性??/?应是多少？
7. 在2cm3的空腔内存在着带宽为0.1 nm，波长为0.5 ?m的自发辐射光。试问：
（1）此光的频带范围??是多少？
（2）在此频带范围内，腔内存在的模式数是多少？
（3）一个自发辐射光子出现在某一模式的几率是多少？
8. 设一光子的波长为5?10-1 ?m，单色性??/?=10-7，试求光子位置的不确定量?x。若光子波长变为5?10-4 ?m（X射线）和5?10-8 ?m（?射线），则相应的?x又是多少？
9. 设一对激光（或微波辐射）能级为E2和E1，两能级的简并度相同，即g1=g2，两能级间跃迁频率为?（相应的波长为?），能级上的粒子数密度分别为n2和n1。试求在热平衡时：
（1）当?=3000 MHz，T=300 K时，n2(转自：wWw.XiAocAoFanWeN.cOm 小 草 范文网:在什么情况下读出原子数目)/n1=?
（2）当?=1 ?m，T=300 K时，n2/n1=?
（3）当?=1 ?m，n2/n1=0.1时，T=?
10. 有一台输出波长为632.8 nm，线宽??s为1kHz，输出功率P为1 mW的单模He-Ne激光器，如果输出光束直径为1 mm，发散角?0为1 mrad，试问：
（1）每秒发出的光子数目N0是多少？
（2）该激光束的单色亮度是多少？（提示，单模激光束的单色亮度为B??P） 2A??s(??0)
11. 在2cm3的空腔内存在着带宽为1?10-4 ?m，波长为5?10-1 ?m的自发辐射光。试问：
（1）此光的频带范围是多少？
（2）在此频带宽度范围内，腔内存在的模式数是多少？
（3）一个自发辐射光子出现在某一模式的几率是多少？
第2章 习题
1. 均匀加宽和非均匀加宽的本质区别是什么？
2. 为什么原子（分子，离子）在能级上的有限寿命会造成谱线加宽？从量子理论出发，阐明当下能级不是基态时，自然线宽不仅和上能级的自发辐射寿命有关，而且和下能级的自发辐射寿命有关，并给出谱线宽度与激光上、下能级寿命的关系式。
3. 什么是多普勒加宽？从物理本质上阐明为什么气体工作物质的温度越高，分子量（原子量）越小，多普勒加宽越大？
4. 三能级系统和四能级系统的本质区别是什么？为什么三能级系统比四能级系统难实现粒子数反转分布？
5. 结合能级结构简图，推导三能级系统的小信号反转粒子数密度分布公式，并分析影响因素。
6. 什么是反转粒子数密度的饱和效应？
7. 什么是增益饱和效应？均匀加宽工作物质和非均匀加宽工作物质的增益饱和的基本特征有何异同？
8. 在均匀加宽工作物质中，为什么入射光的频率越接近介质的中心频率增益饱和效应越强，越远离中心频率增益饱和效应越弱？
9. 如果工作物质的某一跃迁是波长为100 nm的远紫外光，自发辐射跃迁几率
A10=106/s，问：
（1）该跃迁的受激辐射爱因斯坦系数B10是多少？
（2）为使受激跃迁几率比自发辐射跃迁几率大3倍，腔内单色能量密度??应为多少？
10. 考虑某二能级工作物质，其E2能级的自发辐射寿命为?s2，无辐射跃迁寿命为?2。假设在t=0时刻E2上的原子数密度为n20，工作物质的体积为V，自发辐射光的频率为?，求：
（1）自发辐射光功率随时间t的变化规律；
（2）能级E2上的原子在其衰减过程中总共发出的自发辐射光子数；
（3）自发辐射光子数与初始时刻能级E2上的粒子数之比?2（?2称为量子产额或E2能级向E1能级跃迁的荧光效率）。
11. 某激光工作物质的自发辐射谱线形状呈三角形，如
图所示。光子能量h?0=1.476 eV。高能级自发辐射寿
命?s2=5 ns，小信号中心频率增益系数g0(?0)=10 cm-1。
求：
（1）中心频率处线型函数的值。 （2）达到上述小信号中心频率增益系数所需要的小信号反转粒子数密度（假设折射率?=1）。
12. 静止氖原子的3S2-2P4谱线中心波长为632.8 nm，设原子分别以0.1c, 0.4c和0.8c的速度向着观察者运动，问其表观中心波长分别为多少？
13. He-Ne激光器中，Ne20的632.8 nm谱线的跃迁上能级3S2的自发辐射寿命为?s2?2?10-8 s，下能级2P4的自发辐射寿命?s1?2?10-8 s，放电管气压P?266 Pa，放电管温度T=350 K，试求
（1）均匀加宽线宽??H;
（2）多普勒线宽??D;
（3）分析在该激光器中，哪种加宽占优势（已知氖原子的碰撞加宽系数?=750 KHz/Pa）。
14. 已知红宝石的密度为3.98 g/cm3，其中Cr2O3所占比例为0.05%（质量比），在
波长为694.3 nm附近的峰值吸收系数为0.4 cm-1。设在泵浦激励下获得小信号反转粒子数密度?n0=5?1017 cm-3。求中心波长小信号增益系数。（提示：每个Cr2O3分子的重量=M/NA，M为分子量，NA为阿伏伽德罗常数）
15. 室温下Nd: YAG的1.06 ?m跃迁的线型函数是线宽为195 GHz的洛伦兹线型函数。上能级的寿命?2=230 ?s，该跃迁的量子产额?2=0.42（量子产额为自发辐射光子总数与初始时刻上能级钕离子数之比），YAG的折射率为?=1.82。求中心频率发射界面?21。（提示：发射界面?21A21?20=g(?)） 8?
16. （1）普通光源发射波长为?=0.6 ?m时，如果受激辐射与自发辐射光功率密度之比q激/q自=1/2000，求此时的单色能量密度??；（2）在He-Ne激光器中，若单色能量密度??=5.0?10-4 J.s/m3，辐射波长?=0.6328 ?m，介质的折射率?=1，求q激/q自。
18. 一质地均匀的材料对光的吸收为0.01 mm-1，光通过10 cm长的该材料后，出射光强为入射光强的百分之几？
19．一束光通过长度为1 m的均匀激活的工作物质，如果出射光强是入射光强的2倍，试求该物质的增益系数。
20. 设有两束频率分别为?0+??和?0-??，光强为I1和I2的强光沿相同方向（图a）和相反方向（图b）通过中心频率为?0的非均匀加宽增益介质，I1>I2。试分别画出两种情况下反转粒子数密度按速度的分布曲线，标出烧孔位置，并计算每个烧孔的深度。
(b)
第3章习 题
1. 什么是稳区图？如何从稳区图判断谐振腔的类型？
2. 什么是增益饱和效应？均匀加宽激光器和非均匀加宽激光器的增益饱和效应有什么不同之处？
3. 什么是模式竞争？在什么情况下才存在模式竞争？模式竞争的结果如何？结合增益曲线说明模式竞争产生的过程和机理。
4. 均匀加宽激光器的轴向空间烧孔效应是如何产生的？结合曲线说明空间烧孔效应导致均匀加宽激光器产生多模振荡的原因及空间烧孔的消除方法。
5. 非均匀激光器的空间烧孔效应是如何产生的？
6. 什么是兰姆凹陷？什么情况下才能产生兰姆凹陷？结合增益曲线的空间烧孔效应，说明兰姆凹陷产生的机理。
7. 气体激光器的兰姆凹陷受什么因素制约？如果工作气体的压强增大，兰姆凹陷发生怎样的变化？
8. 非均匀加宽固体激光器中的空间烧孔效应会影响输出模式吗？为什么？
9. 什么是振荡带宽？振荡带宽一定等于小信号增益曲线的宽度吗？
10. 如何从物理上理解不同纵模的阈值增益是相同的，而不同横模的阈值增益却不同？
11. 光线由折射率为n1的介质射向折射率为n2的介质，在两种介质的界面处发生折射（如图2-1所示），求折射光线的光学变换矩阵。
12. 如图2-2所示，求光线通过厚度为d的平行平面介质的光学变换矩阵。
13. 激光器谐振腔由一曲率半径为1 m的凸面镜和曲率半径为2 m的凹面镜组成，工作物质的长度为0.5 m，其折射率n2=1.52，求腔长在什么范围内为稳定腔。（提示：利用12题的结论，等效腔长为L?=L-d+n1d/n2）