10. Что лежит в основе принципа действия лазера (квантового генератора)?

Решение:

В основе принципа действия лазера (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation — Усиление света посредством вынужденного излучения) лежат следующие ключевые явления:

1. Вынужденное (стимулированное) излучение: Атом, находящийся в возбуждённом состоянии, может испустить фотон под действием внешнего электромагнитного поля (другого фотона). При этом испускаемый фотон имеет ту же энергию, частоту, фазу и направление, что и фотон, вызвавший излучение. Это приводит к усилению света.
2. Инверсия населённостей: Для того чтобы вынужденное излучение преобладало над поглощением, необходимо создать состояние, в котором на более высоких энергетических уровнях находится больше возбуждённых атомов, чем на более низких. Такое состояние называется инверсией населённостей. Обычно это достигается путём накачки — подвода энергии из внешнего источника (например, с помощью света или электрического разряда).
3. Резонансная полость: Активная среда лазера (вещество, в котором происходит генерация света) помещается между двумя зеркалами. Одно зеркало полностью отражает свет, другое — частично. Это позволяет фотонам многократно проходить через активную среду, вызывая всё большее число актов вынужденного излучения и усиливая свет. Фотоны, движущиеся неперпендикулярно зеркалам, покидают полость и теряются.

Ответ: Принцип действия лазера основан на усилении света посредством вынужденного излучения, возникающего в среде с инверсией населённостей, помещённой в резонансную полость.