Coeficientes de Einstein A y B

En 1917, unos 9 años antes del desarrollo de la relevante teoría cuántica, Einstein postuló en el campo de la termodinámica que la probabilidad de la emisión espontánea, A, estaba relacionada con la probabilidad de la emisión estimulada, B, por la relación

Por el desarrollo de la teoría sobre la radiación del cuerpo negro, se sabía que en el equilibrio de la radiación, la densidad de energía por unidad de volumen por unidad de frecuencia era igual a

Einstein sostuvo que sólo si la proporción de los coeficientes A y B tenían el valor que se muestra arriba, sería posible el equilibrio obedeciendo las leyes de la termodinámica. Esta proporción se calculó a partir de la mecánica cuántica a mediados de la década de 1920. En reconocimiento a la visión de Einstein, los coeficientes han continuado llamándose coeficientes de Einstein A y B.

Aunque es aplicable a muchas situaciones, los coeficientes A y B recibieron una atención especial en el período en el que se estaban desarrollando los láseres. La naturaleza de los coeficientes es tal que, no se puede utilizar la radiación en una cavidad, para elevar preferentemente los electrones a un estado superior para que produzca la inversión de población necesaria para la acción láser. La proporción particular entre los coeficientes, sugiere que la presencia de la luz para "bombear" electrones a estados superiores tendrá la misma probabilidad de estimular los electrones ya elevados de nivel, para realizar transiciones hacia abajo, de modo que la acción láser no se puede conseguir en un sistema con dos niveles. El logro de la acción láser se obtuvo en un sistema de tres niveles como el del láser de helio-neón donde la población del nivel de neón superior podía conseguirse por transferencia no radiativa del bombeo de gas helio a los átomos de neón.

La implicación de los coeficientes de Einstein A y B es que estos dos procesos se producen a un ritmo igual, por lo que no se puede alcanzar la inversión de población en un sistema de dos niveles como el que se muestra aquí.