Esto suena sospechosamente como un problema de tarea …
A1) La emisión espontánea ocurre cuando a un electrón se le ha dado suficiente energía para moverse a un estado excitado dentro de un átomo o molécula, y posteriormente vuelve a caer a un estado de menor energía, emitiendo un fotón en el proceso. La vida útil del electrón excitado es el tiempo medio que pasa en el estado excitado antes de caer al estado inferior.
A2) La emisión estimulada ocurre cuando un electrón en un estado excitado interactúa con un fotón que pasa cerca. Si la energía de ese fotón es lo suficientemente cercana a la del fotón que el electrón emitiría (eventualmente) espontáneamente, puede estimular al electrón para que caiga a un estado de energía más bajo y emitir su fotón antes de lo que su vida podría predecir. Los dos fotones también serán coherentes , lo que significa que si los vemos como ondas, sus fases están en paso de bloqueo. La emisión estimulada solo puede ocurrir en caso de inversión de la población : una fracción mayor de los electrones está en el estado de energía más alta que en el estado de energía más baja. (Así es también como ocurre la amplificación: un fotón estimula la emisión de un electrón, por lo que ahora hay dos fotones. Cada uno de estos puede estimular otro electrón, dando cuatro fotones en total, y así sucesivamente).
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B1) Un estado metaestable es un estado excitado que tiene una vida útil relativamente larga. Esto permite que una población de electrones se acumule en ese estado (es decir, permite que ocurra una inversión de población).
B2) No es absolutamente necesario un estado metaestable para que funcione un láser. Sin embargo, es mucho más fácil diseñar un láser práctico que utilice uno o dos estados metaestables. Estos se conocen como láseres de tres o cuatro niveles , respectivamente. La razón de esto es que, en ausencia de un estado metaestable, uno de los niveles en la transición del láser es el estado fundamental, que está lleno de electrones, por lo que crear una inversión de población entre el estado fundamental y algún otro estado requiere un Mucha energía.
