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By Prof. Dr. sc. nat. Fritz Kurt Kneubühl, PD Dr. sc. nat. Markus Werner Sigrist (auth.)

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1 Voraussetzungen für Strahlungsverstärkung Im vorangehenden Kapitel wurde gezeigt, dass eine Strahlung absorbiert wird, wenn sie auf Atome, Ionen oder Moleküle fällt, welche sich im thermodynamischen Gleichgewicht befinden. Dies ist eine Folge der stärkeren Besetzung des unteren Energieniveaus der Teilchen. Wir betrachten wiederum eine Gesamtheit identischer Zweiniveaux-Systeme und untersuchen, wodurch eine Verstärkung des Strahlungsfeldes erreicht werden kann. h. n dn dt > 0 Die zeitliche Aenderung der Photonendichte Ratengleichung (3-1) nwird bestimmt durch die (2-29) 37 Eine hinreichende Bedingung dafür, dass (3-1) erfüllt wird, ist (3-2) Dies ist die Voraussetzung für die Verstärkung des Strahlungsfeldes.

P. R. (1976) "Spectra of Finite Systems", BI-Verlag, Mannheim Baym, G. (1969) "Lectures on Quantum Mechanics", Benjamin, Reading, USA Becker, R. (1985) "Theorie der Wärme", 3. J. (1972) "Grundl agen der Quantenmechanik", 7. S. (1976) "Quantum Mechanics", Pergamon Press, Oxford Einstein, A. (1917) Phys. Z. 18, 121 Gasiorowicz, S. (1987) "Quantenphysik", 4. K. (1988) "Repetitorium der Physik", 3. , Teubner, Stuttgart Messiah, A. (1976) "Quantenmechanik" (2 Bde), de Gruyter, Berl in Reif, F. (1985) "Statistische Physik und Theorie der Wärme", de Gruyter, Berlin Rubens, H.

Diese folgt aus grundlegenden quantenmechanischen Betrachtungen [vgl. Yariv 1976, Breene 1981, Svelto 1982, Shimoda 1984]. 2 Natürliche Linienbreite Eine homogene Linienverbreiterung, welche bei jedem Atom oder Molekül unabhängig von seiner Umgebung auftritt, ist die klassische Strahlungsdämpfung [vgl. Born 1972]. Sie ist gekennzeichnet durch die natürliche Linienbreite ~vo und die entsprechende Zerfallszeit 't"sp der spontanen Emission. Die klassische Berechnung ergibt [Born 1972]: ~vo = _ 1 1/21t 't"sp - - e2 - - Vo 3e:o c 3 me 2 (4-8) 58 wobei me und -e Masse und elektrische Ladung des Elektrons bedeuten.

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