一個原子體系中?？傆行┰犹幱诟吣芗?，有些處于低能級。而自發(fā)輻射產生的光子既可以去刺激高能級的原子使它產生受激輻射，也可能被低能級的原子吸收而造成受激吸收。因此，光和原子體系的相互作用中，自發(fā)輻射、受激輻射和受激吸收總是同時存在如果想獲得越來越強的光，也就是說產生越來越多的光子，就必須要使受激輻射產生的光子多于受激吸收所吸收的光子。怎樣才能做到這一點呢？我們知道，光子對于高低能級的光子是一視同仁的光子作用下，高能級原子產生受激輻射的機會和低能級的原子產生受激吸收的機會是相同的，這樣是否能得到光的放大就取決于高、低能級的原子數量之比。若位于高能級的原子遠遠多于位于低能級的原子，就得到被高度放大的光。但是通常熱平衡的原子體系中，原子數目按能級的分布服從玻爾茲曼分布率。因此，位于高能級的原子數總是少于低能級的原子數。這種情況下，為了得到光的放大，必須到非熱平衡的體系中去尋找

      所謂非熱平衡體系。指熱運動并沒有達到平衡、整個體系不存在一個恒定溫度的原子體系。這種體系的原子數目按能級的分布不服從玻爾茲曼分布率位于高能級上的原子數目有可能大于位于低能級上的原子數目。這種狀態(tài)稱為“粒子數反轉"如何才能達到粒子數反轉狀態(tài)呢？這需要利用激活媒質。所謂激活媒質(也稱為放大媒質或放大介質）就是可以使某兩個能級間呈現粒子數反轉的物質?？梢允菤怏w，也可以是固體或液體。用二能級的系統(tǒng)來做激活媒質實現粒子數反轉是不可能的要想獲得粒子數反轉，必須使用多能級系統(tǒng)。