要计算每秒从激光上能级向下能级跃迁的粒子数,需要知道两个参数:激光的频率和能级之间的能量差。假设这个激光器输出的是波长为1微米的激光,那么它的频率可以通过光速公式c=λv计算得到:
v = c/λ = 3×10^8 m/s ÷ (1×10^-6 m) = 3×10^14 Hz
接下来需要确定能级之间的能量差。这个能量差取决于激光介质的性质,不同的固体激光器具有不同的能级结构。假设这个激光器的能级之间的能量差为1电子伏特(eV),那么每个光子的能量就是E = hv = hc/λ = 6.626×10^-34 J·s × 3×10^14 Hz = 1.988×10^-19 J。
现在可以计算每秒从激光上能级向下能级跃迁的粒子数了。根据能量守恒定律,每个光子的能量等于跃迁前后的能级差,因此每秒跃迁的粒子数可以用下面的公式计算:
N = P/E
其中P是激光器的输出功率,E是每个光子的能量。代入数值得:
N = 400 W ÷ (1.988×10^-19 J) ≈ 2.01×10^21 s^-1
因此,每秒从激光上能级向下能级跃迁的粒子数约为2.01×10^21个。