Эффект насыщения

не сравняются между собой

В состоянии термодинамического равновесия число переходов снизу вверх
будет преобладать над числом переходов сверху вниз

Населенность верхнего уровня будет увеличиваться

Эффект насыщения

Спонтанное излучение все же делает полную вероятность излучения
больше полной вероятности поглощения

Населенность верхнего уровня все же остается немного меньше
населенности нижнего уровня даже в полях со сколь угодно
большой интенсивностью

проявляется неодинаково

- среда является поглощающей (например, в состоянии
термодинамического равновесия)

Полное число частиц

Вероятность вынужденных переходов

Время жизни верхнего уровня

ΔN→0

проходит через среду, практически не изменяясь
по интенсивности

Просветление поглотителя

При насыщении однородно уширенной линии коэффициент поглощения
уменьшается на всех частотах в ее пределах, а форма линии не меняется

Если внешнего поля нет, то населенность верхнего состояния равна нулю:

В исходных уравнениях не учитывались термодинамические процессы

Это более чем оправдано, поскольку расстояние между
уровнями много больше kT

Разность населенностей зависит от времени релаксации верхнего уровня
и интенсивности падающего излучения

среды

Ненасыщенный коэффициент
усиления

Ненасыщенная населенность

времени:

- плотность энергии внешнего поля

- плотность энергии насыщения среды

Длительность импульса много больше времени жизни верхнего уровня:

интенсивность поля зависит от времени

времени жизни верхнего уровня:

Аналогичные выражения справедливы и для временной динамики
изменения коэффициента усиления и разности населенностей для
насыщения усиления

Насыщение неоднородно уширенной линии

Если неоднородный характер уширения связан с эффектом Доплера, то
проходящее через двухуровневую среду излучение с частотой ν будет
взаимодействовать лишь с группой частиц, движущихся с определенной
скоростью

Изменение населенностей нижнего и верхнего уровней будет наблюдаться
только у частиц, имеющих эти скорости