Бог не играет в кости со Вселенной

[АлексУ]

Сообщение от DEI

Имхо, длина резонатора тут не причем. Нет здесь макроскопических эффектов. Переходы между уровнями не равновероятны в данном типе активной среды изначально в силу строения энергетических уровней атомов (или молекул) данной среды. Да, здесь важна именно среда и ее состояние. Взаимодействие фотона с атомом в возбужденном метастабильном состоянии способно вызвать вынужденное его излучение, - при этом не теряется и исходный фотон. Так коэффициент усиления становится больше единицы. Для усиления эффекта используется многоуровневая система с промежуточными долгоживущими (метастабильными) состояниями и «быстрорелаксирующие» .
Посмотрите в Инете "инверсия электронных населенностей" в строке поиска на : http://ru.wikipedia.org

Спасибо за популярную статью!
Она вызвала у меня ряд вопросов.

.. из ... атомов, каждый из которых может находиться в одном из двух энергетических состояний

Это ведь упрощение, или идеализация? В реальности атомы, кроме разве атома водорода, имеют не два, а несколько энергетических уровней, или состояний. И атом, с определенной вероятностью, может находится на любом из них. И, соответственно, атом может излучать на нескольких частотах. Так за счет чего достигается сведение к двум, или трем-четырем энергетическим состояниям атома? Из множества возможных.
Попутно более общий вопрос. Но, возможно, как-то связанный с этим. Вот говорят волновая функция представляет собой плотность вероятности нахождения квантового объекта (системы) в определенном состоянии. Но ведь эта волновая функция, графически, имеет не один пик? Т.е. квантовый объект, обычно, имеет не одно самое вероятное состояние? А несколько пиков плотности вероятности, и, соответственно, несколько вероятных состояний. Я правильно понимаю? А при измерении происходит редукция волновой функции - и из нескольких (равно)вероятных сотояний квантовый объект оказывается в каком-то одном из них? И не понятно, за счет чего это происходит? Я правильно понял проблему измерений в квантовой физике?
Далее, в статье из векипедии написано:

Эти фотоны возвращаются в рабочее тело лазера с помощью оптического резонатора, элемента конструкции лазера. ...
...на практике рабочее тело лазера выбирают так, чтобы переход 3→2, ...проходил без излучения, а энергии тратилась на нагрев рабочего тела.

Т.е. макроскопическая конструкция лазера тоже имеет значение? Как я понимаю, за счет конструкции лазера происходит задержание в рабочем теле лазера фотонов нужной нам частоты, и свободное (некогерентное) излучение фотонов не нужной нам частоты. Т.е. происходит некая селекция нужных нам фотонов для достижения некой их "критической массы".
И еще один вопрос. В статье написано, что в трех- и четырех-уровневых лазерах есть быстрые и медленные переходы между уровнями. А от чего это зависит, что переход между одной парой уровней является быстрым, а между другой парой - медленным? Это вызывается как-то искусственно, или зависит от микроскопических параметров или характеристик самих энергетических уровней?