Среды с инверсной заселённостью энергетических уровней

В соответствии с законом Бугера

I_(X) = I_O^.exp(-μ^.x) , где

I_(X) – интенсивность излучения в веществе на глубине х > 0;

I_O – интенсивность излучения на входе в слой вещества;

μ – коэффициент поглощения вещества.

12 - 4

Для сред, поглощающих излучение, коэффициент μ положителен, но существует возможность создавать среды, усиливающие вынужденное излучение, т.е. с отрицательным коэффициентом μ .

0 х

Такие среды должны иметь инверсную заселённость энергетических уровней, т.е. число атомов в возбуждённом состоянии в среде превышает число атомов в основном состоянии. На пути фотонов в этом случае чаще встречаются возбуждённые атомы, чем атомы в основном состоянии. Поэтому индуцированное излучение фотонов происходит чаще чем их поглощение. В результате при прохождении света нужной частоты через вещество с инверсной заселённостью уровней поток света не ослабляется, а усиливается.

В обычном равновесном состоянии вещества всегда N₁ > N₂ . Такое состояние вещества называется состоянием с нормальной заселённостью энергетических уровней.

Для создания активной среды с инверсной заселённостью энергетических уровней необходимы специальные условия, обеспечивающие дополнительную генерацию возбуждённых атомов.