为什么激光管内正发射激光的气体,其温度为负温度(<0k)

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这里的温度定义是根据玻耳兹曼分布率定义的。

根据玻耳兹曼分布率（Baidu这里没法写公式），
正温度下能量越高的能级上粒子分布比例越小；
绝对零度时所有粒子都简并到最低能级上。
（玻耳兹曼分布不考虑费米子，没有简并互斥的概念）

而激光器Laser和微波激射器Maser都是利用粒子数反转来工作的，
所谓粒子数反转，就是高能级上的粒子数超过低能级上的粒子数，
这种情况如果继续使用玻耳兹曼分布公式的话，就会推出一个负温度！

但这只是理论上“低于绝对零度”的现象，实际上并不是真的低温，
因为根据热力学第零定律，温度从本质上来说应该是一个相对值，
两个物体接触传热时，失去热量的一侧温度高，另一侧温度低。
用相对值定义温度，永远只会有正的温度（K）。

而用单一体系内部的粒子数分布来定义温度，才会得到负温度，
这是没有实际意义的，只有理论价值。

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实现粒子数反转的办法很多：泵光源、化学反应、半导体中的电势差等等，
都可以把粒子提升到高能级，然后少量粒子自发的向低能级跃迁发光，
这些光在激光器谐振腔内来回反射，激发大量同样的高能粒子也向低能级跃迁，
并且它们发出的光与最初少数粒子发出的光频率、相位完全一致，
这就是Laser和Maser的核心物理过程——受激辐射。

（激光器 LASER 的全称就是 Light Amplification by Stimulated
Emission of Radiation 受激辐射式光放大器；而微波激射器 MASER
的全称是 Microwave Amplification by Stimulated Emission of
Radiation 受激辐射式微波放大器）

由于整个过程是从少量高能粒子跃迁发光演化为大量