ного зворотного зв'язку.
Збуджені молекули (атоми) здатні випромінювати фотони люмінесценції. Таке випромінювання є спонтанним процесом. Воно випадково і хаотично за часом, частоті (можуть бути переходи між різними рівнями), за напрямом розповсюдження і поляризації. Інше випромінювання - вимушене, або індуковане - виникає при взаємодії фотона з збудженої молекулою, якщо енергія фотона дорівнює різниці відповідних рівнів енергії. При вимушеному (індукованому) випромінюванні число переходів, скоєних в секунду, залежить від числа фотонів, потрапляють в речовину за цей же час, тобто від інтенсивності світла, а також від числа порушених молекул. Іншими словами, число вимушених переходів буде тим більше, чим вище населеність відповідних збуджених енергетичних станів.
Індуковане випромінювання тотожне падаючому в усіх відношеннях, в тому числі і по фазі, тому можна говорити про когерентном посиленні електромагнітної хвилі, що використовується в якості першої основоположної ідеї в принципах лазерної генерації.
Друга ідея, реалізована при створенні лазерів, полягає у створенні термодинамічно нерівноважних систем, в яких всупереч закону Больцмана, на більш високому рівні знаходиться більше часток, ніж на більш низькому. Стан середовища, в якому хоча б для двох енергетичних рівнів виявляється, що число часток з більшою енергією перевершує число часток з менше енергією, називається станом з інверсної населеністю рівнів, а середовище - активною. Саме активне середовище, в якої фотони взаємодіють з порушеними атомами, викликаючи їх вимушені переходи на більш низький рівень з випущення квантів індукованого (вимушеного) випромінювання, є робочим речовиною лазера. Стан зінверсної населеністю, рівнів формально виходить з розподілу Больцмана для Т <О К, тому іноді називається станом з В«негативноюВ» температурою. У міру поширення світла в активній середовищ інтенсивність його зростає, має місце явище, зворотне поглинання, тобто посилення світла. Це означає, що в законі Бугера kX <0, тому інверсна населеність відповідає середовищі з негативним показником поглинання.
Стан з інверсної населеністю можна створити, відбираючи частинки з меншою енергією або спеціально збуджуючи частинки, наприклад, світлом або електричним розрядом. Само по собі стан з негативною температурою довго не існує.
Третя ідея, використовувана в принципах лазерної генерації, виникла в радіофізики і полягає у використанні позитивного зворотного зв'язку. При її здійсненні частина генерованого вимушеного випромінювання залишається всередині робочої речовини і викликає вимушене випромінювання все новими і новими збудженими атомами. Для реалізації такого процесу активне середовище поміщають в оптичний резонатор, що складається звичайно з двох дзеркал, підібраних так, щоб що виникає в ньому випромінювання багаторазово проходило через активне середовище, перетворюючи її на генератор когерентного вимушеного випромінювання.
Перший так...
