Cơ chế phát bức xạ cảm ứng mà Einstein đề xuất đã dẫn đến những áp dụng để
sản xuất những máy laser và maser trong công nghiệp. Công trình của Einstein cũng
tỏ ra rất cần thiết trong công việc nghiên cứu hiện tượng laser và maser trong vũ trụ. Thông thường những đám khí tồn tại ở trạng thái “cân bằng nhiệt” trong đó
nguyên tử đọng ở những mức năng lượng thấp theo định luật Boltzmann. Tuy nhiên
đám khí có thể chuyển sang trạng thái “không cân bằng nhiệt” nếu có một cơ chế “bơm” nguyên tử lên những mức năng lượng caọ Khi đó sự phân bố nguyên tử
không còn tuân theo định luật Boltzmann.
Sau khi được bơm, dân số nguyên tử ở những mức năng lượng cao có khả năng vượt hơn hẳn dân số nguyên tử ở̉ những mức năng lượng thấp. Hiện tượng “đảo ngược dân số” tạo ra tình trạng có rất nhiều nguyên tử tập trung ở những mức năng lượng cao, chẳng hạn ở mức m:
Khi một bức xạ có tần số n = (Em – El)/h chiếu vào thì không còn nhiều
nguyên tử ở mức năng lượng thấp l để hấp thụ bức xạ. Trái lại, bức xạ khởi động
một quá trình tương tự như một loại “phản ứng dây chuyền”, làm những nguyên tử
thi nhau phát bức xạ. Quá trình này tạo ra một bức xạ maser rất mạnh trên miền
sóng vi ba (vô tuyến).
Hình 4.8. Phân bố phân tử theo mức năng lượng và nguyên tắc hiệu ứng maser.
Hình bên trái (a): Thông thuờng thì phân tử (biểu thị bằng những
vòng tròn) nằm ở những mức năng lượng thấp. Số phân tử càng thưa thớt
khi càng lên những mức năng lượng caọ
vòng tròn màu xám) lên những mưc năng lượng cao (mũi tên lên). Bức
xạ (mũi tên quăn) rọi vào đám khí, phân tử vừa được bơm đổ xô xuống
những mức năng lượng dưới và đồng thời phát ra một vạch bức xạ maser rất mạnh (mũi tên xuống).