1. Tyrinėjimas

Kvantinės mechanikos dėsniai, taikomi elektroniniams lygiams, mums sako, kad skilimo greitis nėra vienodas kiekvienai lygių porai. Kiekvienas perėjimas turi būdingą skilimo laiką. Kai kurių perėjimų skilimo laikas yra labai trumpas (t. y. elektronas aukštesniame lygyje išbūna minimalų laiką), o kiti perėjimai gali neįvykti ilgą laiką.

Sistemoje, kurioje yra daug identiškų atomų, tam tikru momentu N₂ (tūrio vienete) atomų turi bent vieną elektroną lygyje 2, kuris turi didesnę energiją nei atitinkamas lygis 1 (mažesnės energijos), į kurį elektronas gali pereiti.

Atomų skaičius ΔN₂, kurie atlieka šį perėjimą (2 į 1) per tam tikrą laiko tarpą Δt, apskaičiuojamas pagal formulę

Kur skaičius A vadinamas Einšteino koeficientu ir yra atvirkštinis vidutinio gyvavimo laiko, kai vyksta spontaniška emisija elektrono lygyje 2.

Po gyvavimo laiko vidutinis atomų skaičius lygyje 2 yra , kur yra Napiero skaičius.

Kai atomą paveikia elektromagnetinė banga, kurios dažnis sutampa su atominio perėjimo dažniu, bangos fotonai priverčia atomą atlikti perėjimą.

Pagrindinis sužadintos emisijos skirtumas, palyginti su spontaniška emisija, yra tas, kad išspinduliuotas fotonas turi tą pačią fazę ir kryptį kaip ir krintanti banga.

Akivaizdu, kad gauname spinduliuotės sustiprėjimą, jei elektronų (populiacijos) skaičius lygyje 2 yra didesnis nei populiacija lygyje 1.