1. Esplora

Le leggi della Meccanica Quantistica applicate ai livelli elettronici ci dicono che la velocità del decadimento non è la stessa per ogni coppia di livelli. Ogni transizione ha un tempo caratteristico di decadimento. Alcune transizioni hanno un tempo di decadimento molto breve (cioè l'elettrone rimane nel livello superiore per un tempo minimo), mentre altre transizioni possono non avvenire per molto tempo.

Un sistema con molti atomi identici, in un certo istante N₂ (in una unità di volume) atomi hanno almeno un elettrone nel livello 2, che ha un'energia maggiore rispetto al corrispondente livello 1 (energia inferiore) dove l'elettrone può andare.

Il numero di atomi ΔN₂ che compiono questa transizione (2 a 1) in un certo intervallo di tempo Δt è dato dalla formula

dove il numero A è chiamato coefficiente di Einstein ed è l'inverso della vita media per emissione spontanea dell'elettrone nel livello 2.

Dopo il tempo di vita il numero medio di atomi nel livello 2 è dove è il numero di Napier.

Quando l'atomo viene colpito da un'onda elettromagnetica la cui frequenza è la stessa di quella della transizione atomica, i fotoni dell'onda costringono l'atomo a subire la transizione.

La differenza fondamentale tra l'emissione stimolata e l'emissione spontanea è che il fotone emesso ha la stessa fase e direzione dell'onda incidente.

Ovviamente si ottiene un aumento della radiazione se il numero di elettroni (popolazione) nel livello 2 è maggiore della popolazione del livello 1.