Вынужденное испускание

ВЫНУЖДЕННОЕ ИСПУСКАНИЕ (индуцированное испускание), процесс испускания фотонов частоты v возбуждёнными атомами, молекулами и другими квантовыми системами под действием фотонов (внешнего - вынуждающего - излучения) такой же частоты. Испущенное вынужденное излучение совпадает с вынуждающим не только по частоте, но и по направлению распространения, поляризации и фазе, то есть ничем от него не отличается.

Понятие вынужденного испускания, наряду со спонтанным (самопроизвольным) испусканием, введено А. Эйнштейном в 1916 году при рассмотрении термодинамического равновесия совокупности частиц газа с электромагнитным излучением при определённой температуре. Такое равновесие (детальное равновесие, смотри Детального равновесия принцип) осуществляется для излучательных квантовых переходов, когда суммарное число процессов спонтанного испускания и вынужденного испускания равно числу процессов поглощения фотонов в веществе для каждой пары уровней энергии, между которыми происходит квантовый переход. Каждый из этих процессов характеризуется соответствующей вероятностью, причём вероятность спонтанного испускания зависит только от свойств квантовой частицы, а вероятности процессов вынужденного испускания и поглощения зависят, кроме того, от спектральной плотности энергии внешнего излучения u_v. Соответствующие вероятности равны А_ik, B_iku_v и B_kiu_v, где A_ik, B_ik и B_ki - Эйнштейна коэффициенты. Учёт вынужденного испускания и условий детального равновесия позволил Эйнштейну вывести на основе квантовых представлений Планка закон излучения.

В условиях термодинамического равновесия коэффициент Эйнштейна для вынужденного испускания мал. Однако в отсутствии равновесия при инверсии населённостей для участвующих в переходе уровней энергии (когда населённость верхнего уровня энергии выше, чем нижнего) число процессов вынужденного испускания преобладает над числом актов поглощения фотонов внешнего излучения и интенсивность излучения частоты v может сильно возрастать. На этом основано действие квантовых генераторов излучения - лазеров и мазеров.

Литературу смотри при статье Излучение.

М. А. Ельяшевич.