
_ hv _dv_
2
hv
E,
T
E,.
hv
•
•
A
• zz: •
Рис.
2. Схемы спонтанного
(самопроизвольного)
(а) и вынужденного (индуциро-
ванного)
излучения (б) в двухуровневой системе. Е
2
— энергия верхнего
уровня,
Е-| — нижнего. Соотношение hv = Е
2
- Е-) выполняется для всех
квантов,
изображенных на рис.: а — спонтанное излучение кванта атомом,
находящимся
на верхнем
энергетическом
уровне (местонахождение эле-
ктрона
показано
кружком);
б — индуцированное излучение фотоном (1),
действующим
на возбужденный атом; 2 —тот же фотон после взаимодей-
ствия
с атомом; 3 — фотон, излученный при электронном переходе; в —
Формирование
"лавины" фотонов в активной среде А в результате инду-
цированного
излучения возбужденными атомами (кружки)
разряд, как это делается в газоразрядных
трубках,
используе-
мых для рекламы. Полученное при разряде излучение
будет
монохроматическим. Однако, при этом каждый атом излучает
независимо, отдельные акты излучения происходят несогласо-
ванно
(рис. 2а). В
результате
электромагнитные поля, излуча-
емые различными точками этого источника, некогерентны, то
есть имеют разные фазы, а излучение от этого источника рас-
пространяется во все стороны, как от обычной лампочки нака-
ливания.
Таким образом, существование только
двух
элемен-
тов из
трех
(рис. 1а) — источника энергии и колебательной си-
стемы — не позволяет получить когерентное излучение.
Для того, чтобы получить такое излучение, должен быть за-
действован регулятор и обратная связь
между
атомами: излу-
чение одного из них должно влиять на излучение
других.
Это
оказалось возможным при использовании явления индуциро-
ванного излучения. Оно состоит в том, что вероятность пере-
хода
с верхнего энергетического уровня Е
2
на нижний Ej воз-
растает, если на атом
действует
электромагнитное излучение,
частота которого равна частоте, которая излучается при спон-
танном переходе с верхнего уровня на нижний. Схематически
это показано на рис. 26. Если на атом до перехода
действует
фо-
тон 1, то вследствие электронного перехода появляется новый
фотон 3, при этом фотон 1 не изменился (его обозначим фотон
2).
Особенность возникающего индуцированного излучения
состоит в том, что свойства излученного фотона 3 тождествен-
ны
свойствам фотона 1, вызвавшего индуцированное излуче-
291