2・1・1 原子による光の放出と吸収

上のエネルギー準位W2にある原子が下のエネルギー準位W1へ遷移するときに放出される光の振動数ν0と角振動数ω0は,

式2・1

で与えられる.ただし,h=2π式1ページi=6.624×10-34 J・Sはプランク定数である.そして,下のエネルギー準位にある原子は,同じ振動数の光を吸収して,上のエネルギ-準位に遷移する.

2・1・2 自然放出と誘導放出

振動数νの光のエネルギー密度ρ(ν)の場の中にある原子が上の準位W2から光を放出して下の準位W1に遷移する確率は,

式2・2

と表される1).Aを自然放出確率またはアインシュタインのA係数,Bを誘導放出係数またはアインシュタインのB係数という.そして,下の準位W1にある原子がエネルギー密度ρ(ν)の光を吸収する確率は,

式2・3

であって,誘導吸収係数B12は誘導放出係数B21に等しい.

式2・4

量子力学によれば,原子(または分子)の2準位間の遷移の双極子モーメントの大きさをμαとすれば,この2準位間の遷移の自然放出確率は,

式2・5

となる.また,誘導放出係数は,

式2・6

である.ただし,原子の空間的方位または光の偏光が等方的であるとした.

2・1・3 2準位媒質による光の吸収

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