光子在频率、方向、相位等方面各不相同。辐射的光子在整体上看就是随机的，杂乱无章的向四周漫射。普通光源就是自发辐射光。显然，这样的光是无法满足激光的这些特性的。

　　这个问题如何去解决呢？

　　科学家们通过研究发现，受激辐射产生的光就是具有这些特点。那什么是受激辐射呢？

　　（三）受激辐射光放大

　　如果处于高能级的原子在发生自发辐射之前，受到了外来光子的刺激，它更能从高能级向低能级跃迁，并且向外释放出一个相同能量的光子。我们把这种由于外来光子的刺激而从高能级向低能级跃迁，并且辐射光子的过程成为受激辐射。

　　受激 释放

　　 E2 E1 光子

　　这里恐怕会有人产生这样的疑问，自发辐射和受激辐射都是辐射光子的过程，它们到底有什么不同？

　　还是打这样的比方，这些高能级的原子就好像是放在台阶边缘的一系列小球，这些小球可以自己随意的滚落，自发辐射就像是这样，因而产生了光子杂乱无章，没有规律。无序。

　　当然，我们也可以对这些小球施加一定的作用，让他们有规则的滚落下去。受激辐射就像是这样，因而产生的光子具有规则，有规律的。有序。

　　并且辐射出来的光子与刺激他的光子是同频率、同相位、同方向的光子，特征完全相同，它就是具有了激光这些优点。所以只有受激辐射才能产生激光，自发辐射是不能产生激光的。

　　在受激辐射过程中，一个外来光子引发受激辐射增加为两个，这两光子会继续的引发受激辐射，增加为四个光子，四个在增加为八个，这样一直下去。由此可见，在一个入射光子的作用下，可获得大量的光子，这实际上就是一个光的放大过程，称之为光放大。

　　光放大过程出来的就是一束激光。到这里，我们可以回答出到底什么是激光，它实际上就是受激辐射放大产生的光，因而，简称激光。

　　只要实现受激辐射光放大，就可以获得激光，但一般情况下无法实现受激辐射光放大，也就是说它需要一定的条件：

　　理论证明，在两个能级之间，受激辐射跃迁和受激吸收跃迁具有相同的概率，并且它们是同时进行的但过程相反。它们都是受激的过程，要受到外来光子的作用，只不过受激辐射是高 低跃迁辐射光的过程，而受激吸收是低 高，吸收光子的过程。

　　并且在这两个能级之间，粒子的分布总是遵从玻耳兹曼分布，也就是说，当温度一定时，低能级粒子数总高于高能级粒子数。

　　在这样两个因素的影响下，当有外来光子入射时，受激吸收总会强于受激辐射，即吸收能量的过程总强于辐射能量的过程，所以无法实现受激辐射光放大。

　　要获得激光，就必须改变这种状态，是受激辐射占主导地位。要使受激辐射占主导地位，就必须改变能级间的粒子分布，使高能级的粒子尽可能地多于低能级的粒子，把这种特殊的分布成为粒子数反转。

1、粒子数反转