ДЕҢГЕЙ ТОЛЫМДЫЛЫҒЫ – белгілі бір энергетикалық күйлердегі (берілген энергетикалық күй кезіндегі) заттардың бірлік көлеміндегі бөлшектердің саны. Қалыпты жағдайлардағы (жылулық тепе-теңдік кезінде) көп энергиялы деңгейлер толымдылығында төменде орналасқан деңгейлердің толымдылығы аз болады (Больцман үлестірілуі, Бозе – Эйнштейн үлестірілуі, Ферми – Дирак үлестірілуі). Заттардың тепе-теңсіз күйлерінде кванттық электроника құрылғыларында электрмагниттік толқындардың тудырылуының және күшейтілуінің қажетті шарты болып табылатын толымдылық инверсиясының болуы мүмкін. Бөлшектердің энергиялар бойынша үлестірілу инверсиясы толтыру арқылы жүзеге асырылады.