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染料激光器采用溶于適當(dāng)溶劑中的有機(jī)染料作激光工作物質(zhì)。適用作激光工作物質(zhì)的染料是包含共輒雙鍵的有機(jī)化合物。
染料分子的能級如圖所示，染料分子能級的特征可用“自由電子”模型說明。復(fù)雜的染料大分子中分布著電子云，電子云中的2n個電子與勢阱中的自由電子相似。當(dāng)分子處于基態(tài)時，2n個電子填滿n個最低能級，每個能級為兩個自旋相反的電子所占據(jù)，總自旋量子數(shù)為零，形成單重態(tài)S0。當(dāng)分子處于激發(fā)態(tài)時，電子云中有一個電子處于較高能級。若此電子自旋方向不變，則總自旋量子數(shù)仍為零，形成S1、S2等單重激發(fā)態(tài)。若此電子自旋反轉(zhuǎn)，則形成T1、T2等三重態(tài)。由選擇定則可知，單重態(tài)和三重態(tài)之間的躍遷是禁戒的。每一個電子態(tài)都有一組振動——轉(zhuǎn)動能級。電子態(tài)之間的能量間隔為106m-1量級，同一電子態(tài)相鄰振動能級間的能量間隔為105m-1，而轉(zhuǎn)動子能級間的能量間隔僅為103m-1量級。實際上由于染料分子與溶劑分子頻繁碰撞和靜電擾動引起的加寬，使得振動、轉(zhuǎn)動能級幾乎相連。因此每個電子態(tài)實際上對應(yīng)一個準(zhǔn)連續(xù)能帶。
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