Vzniklý paprsek bude tedy velmi úzký a světelná energie bude koncentrována v malé oblasti prostoru. Kromě toho je možné očekávat, že záření proběhne velmi rychle, protože dopadající kvantum záření vyvolá téměř okamžitě vynucenou emisi.

K praktickému využití vynucené emise a tím pádem i ke konstrukci prvního laseru bylo třeba ještě vyřešit dva ryze technické problémy.

1. Vytvořit nerovnovážný stav, kdy bude více atomů na vyšších energetických hladinách než na hladinách nižších. V takovém případě hovoříme o populační inverzi a těleso nazýváme aktivním prostředím.

2. Najít způsob, jak udržet paprsek uvnitř aktivního prostředí dostatečně dlouhou dobu, aby stihnul nabrat co nejvíc energie vynucených emisí. Řečeno slovy radiotechnika: vytvořit příslušný rezonanční obvod se zpětnou vazbou.

Obsah

Aktivní prostředí
Abychom mohli zkonstruovat laser, musíme mít nejdřív aktivní prostředí. S různými podobami aktivního prostředí se člověk setkává po celé věky. Zářivý třpyt drahokamů pod dopadajícími slunečními paprsky, lampičky světlušek, světélkování lesních pařezů a bahenních plynů, svítící ornamenty mořských hlavonožců a hlubinných ryb, to vše jsou různé druhy studeného světla vzniklé v energeticky obohaceném prostředí s inverzí populací hladin. Všechny tyto a mnohé další přírodní jevy zahrnujeme pod společným názvem luminiscence. Dlouhodobé světélkování se nazývá fosforescence, zatímco krátkodobé trvající pouze nepatrný zlomek vteřiny se nazývá fluorescence. Nejen zahřátá tělesa mohou svítit, nýbrž i tělesa chladná, mají-li ovšem k dispozici vhodný zdroj energie. Toto studené světlo je dokonce mnohem hospodárnější, protože je zde energie mnohem lépe využita, a tím dává také mnohem více možností k praktickému využití.

Jedním ze základních přírodních zákonů je zákon o zachování a přeměnách energie. Známe mnoho různých druhů energie, které mohou přecházet jedna v druhou tak, že celkové množství energie v každém izolovaném systému zůstává neměnné. Ke vzniku luminiscence je třeba dodat látce energii v libovolné podobě, kromě energie tepelné. Podle druhu energie, která se přeměňuje na studené světlo rozlišujeme několik druhů luminiscence. Pokud dodáváme energii v podobě světelného nebo ultrafialového záření, hovoříme o fotoluminiscenci. Jde-li o energii v podobě elektrického pole nebo proudu, dochází k elektroluminiscenci, svazek elektronů dopadající na obrazovku televizoru vyvolává katodoluminiscenci. Radioaktivní látky vyvolávají radioluminiscenci, ultrazvukem je možno vyvolat sonoluminiscenci, mechanickou deformací tělesa triboluminiscenci.