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I nm(em)=N n hc ν nm A nm
ここで N n は状態 n にある原子の数密度(ポピュレーション)で,遷移の確率が A nm である.この A nm をアインシュタインの自然放射遷移確率,またはアインシュタインの A 係数という.これはつまり発光原子が状態 n から状態 m へと遷移する割合である.
また吸収が起きて状態 m から状態 n へと遷移する場合に,これに伴って吸収されるエネルギー I nm(abs) は次のようになる.
I nm(abs)=ρ nm N m B mn ⊿xh ν nm
ここで ν nm が吸収される照射光の波数,ρ はその放射エネルギー密度,吸収層の厚さが ⊿x である.B mn が吸収遷移確率,またはアインシュタインの B 係数と呼ばれる.この A 係数と B 係数との間の関係について,アインシュタインは プランクの輻射公式*から熱平衡を仮定して次のような関係式が成り立つことを導いた.