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工作物质的能级系统如图3．18(b)所示。单位体积中自基态能级0→能级2的激励速率是R2，能级1的寿命极短，以至于该能级的粒子数密度n1≈0，能级2的寿命是τ2。今有一宽为T(T＞τ2)，光强为I，频率与能级2一能级1跃迁中心频率相应的矩形脉冲光照射该工作物质。观察者用光探测器检测其侧荧光并用示波器记录荧光波形。入射光脉冲及荧光波形图如图3．18(a)所示，S0与S1分别为无光照及有光照时的侧荧光达到稳态时的光强。 
(1)给出S0／S1的表达式； (2)光脉冲照射时，侧荧光光强以指数方式衰减至稳定值S1，试给出时间常数τa的表示式； (3)光脉冲结束后侧荧光光强按指数上升，最后恢复到稳定值S0，试给出时间常数τb的表示式； (4)利用上述实验，能测出该工作物质的哪些参数?
请帮忙给出正确答案和分析，谢谢！
参考解答
491***993
2024-10-29 02:08:49
正确答案：
(1)侧荧光光强S正比于n2。无光照射时按稳态问题处理。由于入射光脉冲宽度T＞＞τ2，脉冲光照射时经一段时间后也能达到稳态。脉冲光去除后经过一段时间后仍能恢复至稳态。在求无光照射及脉冲光照射时的稳态n2值时均可按稳态问题处理。由稳态速率方程dn2／dt=R2一n2／τ2=0及dn2／dt=R2一(σ21I／hv0)n2一n2／τ2=0求出无光照射及脉冲光照射时的稳态n2值，并由此求得S0／S1的表达式；(2)光脉冲照射时n2以指数方式衰减至稳定值。解微分方程dn2／dt=R2一(n2／τ2)(1+I／Is)(其中Is=hv0／σ21τ2)，并利用初始条件n2=S0/k(k为一常数)，求得n2随时间下降的关系式，由此求得时间常数τa的表示式；(3)光脉冲结束后n2按指数上升至稳定值。解微分方程dn2／dt=R2一n2／τ2，并利用初始条件n2=S1/k，求得n2随时间上升的关系式，由此求得时间常数τb的表示式；
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