Trong một môi trường số hạt ở trạng thái kích thích lớn hơn số hạt ở trạng thái căn bản : n2 n1. Trong trường hợp này, photon kích động sẽ gặp các hạt ở trạng thái kích thích nhiều hơn ở trạng thái căn bản. Khi đó hiện tượng bức xạ sẽ mạnh hơn hiện tượng hấp thụ và kết quả ngược với trường hợp trên, khi truyền qua môi trường, ánh sáng mạnh hơn lên. | 3. SỰ KHUYẾCH ĐẠI ÁNH SÁNG ĐI QUA MỘT MÔI TRƯỜNG. Bây giờ ta thử giả thuyết có một trường hợp Trong một môi trường số hạt ở trạng thái kích thích lớn hơn số hạt ở trạng thái căn bản n2 n1. Trong trường hợp này photon kích động sẽ gặp các hạt ở trạng thái kích thích nhiều hơn ở trạng thái căn bản. Khi đó hiện tượng bức xạ sẽ mạnh hơn hiện tượng hấp thụ và kết quả ngược với trường hợp trên khi truyền qua môi trường ánh sáng mạnh hơn lên. Thực vậy khi một photon kích động gặp một hạt ở trạng thái kích thích và gây ra sự phát xạ thì một photon thành hai. Cứ như thế số photon tăng lên rất nhanh Và khi truyền qua môi trường ta được một chùm tia sáng có cường độ mạnh. Như vậy vấn đề là Muốn có một chùm tia sáng cực mạnh bằng cách được khuyếch đại lên như trên ta phải làm cách nào có n2 n1. Đó là sự đảo ngược dân số . Môi trường khi bị đảo ngược dân số như vậy được gọi là môi trường hoạt tính. Để số hạt có năng lượng cao nhiều hơn hạt số hạt có năng lượng thấp người ta phải cung cấp năng lượng cho môi trường phải bơm năng lượng cho nó. Một trong các cách làm nghịch đảo dân số là phương pháp bơm quang học. Kỹ thuật này đưa đến giải Nobel về vật lý cho nhà bác học Pháp Kastler năm 1966 công trình này của Kastler được thực hiện từ năm 1950 . Kastler dùng một chùm tia sáng có cường độ mạnh làm bơm để bơm năng lượng cho môi trường khiến nó trở thành hoạt tính. Phương pháp bơm quang học thường được dùng với các chất rắn và chất lỏng. Với laser khí người ta thường nghịch đảo dân số bằng cách phóng điện trong khí kém. 4. BỘ CỘNG HƯỞNG. Với điều kiện n2 n1 môi trường cho khả năng có thể thực hiện sự khuy ếch đại cường độ ánh sáng nhưng muốn có được một chùm tia Laser có đặc tính định hướng cao độ thì chỉ có môi trường hoạt tính thì chưa đủ mà còn cần một bộ phận gọi là bộ cộng hưởng. Bộ phận này vừa có tác dụng tăng cường cường độ ánh sáng vừa có tác dụng định hướng chùm tia laser khi nó phóng ra khỏi máy. Trong trường hợp đơn giản nhất bộ phận cộng hưởng gồm hai gương phẳng M1 và
