Конспект лекций по курсу “Магнитные свойства атомов ”

Условие усиления излучения

 Система состоит из большого числа изолированных атомов. Через нее распространяется параллельный монохроматический пучок света, причем частота этого пучка света соответствует частоте перехода между состояниями 1 и 2.

 N1 и N2 – заселенности состояний, то есть число атомов в единице объема в состоянии 1 и 2. Сумма заселений всех состояний равна N0 в единице объема. В отсутствие внешнего электромагнитного поля атомы в единице объема за время dt, излучают энергию WU0. В присутствии электромагнитного поля – WU.

 Тогда приращение энергии излучения при наличии внешнего электромагнитного поля

ΔW = WU – W0U = x ρν c Δνdt,

где Δν – эффективная ширина линии с частотой ν.

 Если Х > 0, то излучение будет системой атомов усиливаться.

Если X < 0, то по мере распространения излучения в среде, интенсивность его будет уменьшаться, будет излучение поглощаться.

Чтобы излучение усилилось, необходимо, чтобы

N2 > N1,

То есть среда обладает интенсивной заселенностью. То есть число атомов в возбужденном состоянии было больше. Эту систему еше называют системой с отрицательной температурой, процесс поглощения фотонов протекает менее интенсивно, чем процесс испускания. Чтобы квантовая система могла усиливать излучение, избыток атомов в возбужденном состоянии должен быть больше определенной величины.