Современные методы защиты окружающей среды

2) от наличия воздействующего (индуцирующего) фотона, параметры которого (частота, фаза, направление, поляризация) сов­ падают с потенциальными параметрами частицы верхнего уровня. Данный принцип индуцированного излучения лежит в осно­ ве работы лазерных установок. В обычных условиях распределение возбужденных частиц по уровням осуществляется в соответствии с закономерностью Мак­ свелла - Больцмана: 7V= 7Voexp(- ™'^, (12.1) где N - число частиц, находящихся в возбужденном состоянии с энергией Е; NQ - число частиц, находящихся в основном состоя­ нии; Е - сумма кинетической и потенциальной энергии частицы; к - постоянная Больцмана (является обобщением Больцманом макс- велловского распределения по скоростям); Т - абсолютная темпе­ ратура среды. Из выражения (12.1) видно, что число частиц TV, находящихся в возбужденном состоянии на высших энергетических уровнях, очень мало и экспоненциально убывает с возрастанием их энергии Е. Но если число частиц на более высоком уровне окажется больше, а соответственно, число частиц на нижнем уровне будет меньше, чем по принципу Больцмана - Максвелла, то произойдет инверсия населенности. Переход системы из неравновесного состояния, обусловлен­ ного инверсией населенности, в обычное равновесное, может про­ исходить самопроизвольно и (или) индуцироваться пролетающим фотоном, который «сталкивает» возбужденную частицу с верхнего уровня на нижний, в результате чего происходит вынужденное (стимулированное) излучение, суммирующееся с внешним фото­ ном (рис. 12.1, б). Для обеспечения лазерного усиления электромагнитных ко­ лебаний необходимо выполнение трех условий: 476