اصول بنیادی لیزر

انتشار لیزری به وسیله قواعد مکانیک کوانتومی شکل می گیرد که اتم ها و مولکول ها را به مقدار گسسته انرژی ذخیره شده وابسته به ماهیت اتم یا مولکول محدود می کند. پایین ترین سطح انرژی برای اتم یک فرد زمانی اتفاق می افتد که الکترونهای آن در نزدیک ترین مدار ممکن به هسته آن قرار دارند  .

این وضعیت حالت زمین نامیده می شود. هنگامی که یک یا چند الکترون از اتم جذب انرژی می شوند، می توانند به مدارهای بیرونی حرکت کنند و سپس اتم به عنوان "هیجان" نامیده می شود. حالت های هیجانی معمولا پایدار نیستند؛ همانطور که الکترونها از سطوح انرژی بالاتری به انرژی کمتری برخوردار هستند، انرژی اضافی را به عنوان نور منتشر می کنند.

اینشتین متوجه شد که این انتشار می تواند به دو صورت تولید شود. معمولا، بسته های گسسته ای از نور که به نام فوتون شناخته می شوند، خود به خودی بدون دخالت خارجی صادر می شوند. در عوض، یک فوتون عبور می تواند یک اتم یا مولکول برای انتشار نور را تحریک کند - اگر انرژی فوتون منتقل شده به طور دقیق با انرژی که یک الکترون به صورت خود به خود منتقل می شود، زمانی که قطره به پیکربندی انرژی پایین تر است، مطابقت داشته باشد. کدام فرایند غالب است که نسبت به تنظیمات انرژی کمتری به انرژی بالاتر بستگی دارد. به طور معمول، تنظیمات انرژی پایین تر غالب می شوند. این بدان معنی است که یک فوتون به طور خودبخودی منتشر شده بیشتر جذب می شود و الکترون را از پیکربندی انرژی کمتری به پیکربندی انرژی بالاتر بر می دارد تا اینکه پیکربندی انرژی بالاتری را به سمت پیکربندی انرژی پایین تر از طریق انتشار فوتون دوم انجام دهد . تا زمانی که حالت های انرژی کمتری شایع هستند، انتشار تحریک شده از بین می رود.