Considerando la materia come un insieme di sistemi atomici, si è visto che questi sono caratterizzati da livelli enrgetici stazionari e ben definiti. Indicando con Ee e Ef rispettivamente il livello energetico fondamentale e quello eccitato di un generico atomo, si intende che gli elettroni di questo atomo occupano orbite più o meno prossime al nucleo(in termini probabilistici). Normalmente l'atomo tende a non rimanere nello stato di eccitazione Ee ma a raggiungere il livello fondamentale Ef in un tempo molto breve (c.a.10E-8s). La differenza di energia nella transizione produce una emissione di una radiazione elettromagnetica con frequenza:

dove h è la nota costante di Plank. Questo fenomeno è detto di EMISSIONE SPONTANEA e si verifica indipendentemente dalla presenza di altre radiazioni E.M. incidenti. Considerando un certo numero di atomi eccitati ne, esiste una relazione temporale che esprime la quantità di atomi che decadono al livello fondamentale f:

Il coefficiente è l'inverso della costante di tempo di decadimento che è di tipo esponenziale.

dove nf è il n° di atomi che passano nello stato Ef, I è l'intensità dell'onda incidente e Bfe è una costante di assorbimento.

Infine, ipotizzando che il sistema si trovi (per un certo istante) nello stato Ee (atomi eccitati),se incide su di esso una radiazione E.M.,il sistema tende a riportarsi nello stato fondamentale Ef stavolta, però, non si ha assorbimento ma ,al contrario, si libera ulteriore energia sottoforma di onda E.M. la quale va a "sommarsi" a quella incidente. Si parla allora di EMISSIONE STIMOLATA,fenomeno descritto dalla relazione:

Albert Einstein ha dimostrato che i coefficienti Bfe dell'ASSORBIMENTO e Bef dell'EMISSIONE STIMOLATA sono uguali.

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