Спонтанні і релаксаційні переходи відбуваються одночасно, тому

, (3.17)

звідси

1) Якщо , то 2) Якщо , то

де .

3.4.3. Розселення збуджених атомів при ударі об стінку. В газовому середовищі поблизу стінки посудини, в якій він знаходиться, збуджені атоми віддають свою енергію збудження стінці при ударі об неї, тобто розселюються. Цей процес для деяких молекул ефективний. Але він істотно впливає на швидкість релаксаційного розселення рівнів лише в тонкому шарі поблизу стінки, оскільки визначається дифузією збуджених атомів в напрямку стінки. Товщина цього шару тим менша, чим більший тиск газу, бо зі збільшенням тиску зменшується довжина вільного пробігу атома (молекули), а коефіцієнт дифузії D прямо пропорційний цій довжині. Якщо відстань між стінками становить приблизно 10 і більше мм, то цей процес розселення не має істотного значення, коли ж відстань між стінками менше 5мм, то роль їх зростає зі зменшенням відстані між ними. Детальний розгляд дифузійного потоку збуджених атомів (молекул) на стінку виявляє також залежність часу життя на рівні, середнього для всього газу в посудині, t_ст від її форми. Для газу між двома площинами (планарна форма), відстань між якими d, час життя буде [6, 7, 56]

,

для циліндричної трубки з внутрішнім діаметром d

,

де - коефіцієнт дифузії збуджених атомів (молекул). Як видно з приведених формул, при рівних d та - час релаксації в трубці менший, ніж для планарної форми.

Цей процес розселення рівнів відіграє значну роль в гелій – неонових і хвилеводних та планарних СО₂ – лазерах.