Spontánne vs. stimulované emisie
Emisia sa vzťahuje na emisiu energie vo fotónoch, keď elektrón prechádza medzi dvoma rôznymi energetickými úrovňami. Atómy, molekuly a ďalšie kvantové systémy sa skladajú z mnohých energetických úrovní obklopujúcich jadro. Elektróny sa nachádzajú v týchto elektrónových hladinách a často prechádzajú medzi hladinami absorpciou a emisiou energie. Keď dôjde k absorpcii, elektróny sa presunú do vyššieho energetického stavu nazývaného „excitovaný stav“a energetická medzera medzi týmito dvoma úrovňami sa rovná množstvu absorbovanej energie. Rovnako tak elektróny v excitovaných stavoch tam nezostanú navždy. Preto sa dostanú do nižšieho excitovaného stavu alebo na úroveň zeme vyžarovaním množstva energie, ktoré zodpovedá energetickej medzere medzi dvoma stavmi prechodu. Predpokladá sa, že tieto energie sú absorbované a uvoľnené v kvantách alebo balíčkoch diskrétnej energie.
Spontánna emisia
Toto je jedna metóda, pri ktorej dochádza k emisii, keď elektrón prechádza z vyššej energetickej hladiny na nižšiu energetickú hladinu alebo do základného stavu. Absorpcia je častejšia ako emisia, pretože prízemná úroveň je vo všeobecnosti viac osídlená ako excitované stavy. Preto má viac elektrónov tendenciu absorbovať energiu a vzbudzovať sa. Ale po tomto procese excitácie, ako je uvedené vyššie, nemôžu byť elektróny v excitovaných stavoch navždy, pretože akýkoľvek systém uprednostňuje, aby bol v stabilnom stave s nižšou energiou, než aby bol v stave s vysokou energiou. Preto majú excitované elektróny tendenciu uvoľňovať svoju energiu a vracať sa späť na zemské úrovne. Pri spontánnej emisii sa tento emisný proces deje bez prítomnosti vonkajšieho stimulu/magnetického poľa; odtiaľ názov spontánny. Je to len opatrenie na uvedenie systému do stabilnejšieho stavu.
Keď dôjde k spontánnej emisii, keď elektrón prechádza medzi dvoma energetickými stavmi, uvoľní sa energetický balík, ktorý zodpovedá energetickej medzere medzi týmito dvoma stavmi, ako vlna. Preto spontánna emisia môže byť projektovaná v dvoch hlavných krokoch; 1) Elektrón v excitovanom stave prechádza do nižšieho excitovaného stavu alebo základného stavu 2) Súčasné uvoľnenie energetickej vlny nesúcej energiu, ktorá zodpovedá energetickej medzere medzi dvoma prechodnými stavmi. Fluorescencia a tepelná energia sa uvoľňujú týmto spôsobom.
Stimulované emisie
Toto je ďalšia metóda, pri ktorej dochádza k emisii, keď elektrón prechádza z vyššej energetickej hladiny na nižšiu energetickú hladinu alebo do základného stavu. Ako však názov napovedá, táto časová emisia prebieha pod vplyvom vonkajších podnetov, ako je vonkajšie elektromagnetické pole. Keď sa elektrón pohybuje z jedného energetického stavu do druhého, deje sa tak cez prechodový stav, ktorý má dipólové pole a pôsobí ako malý dipól. Preto pod vplyvom vonkajšieho elektromagnetického poľa sa zvyšuje pravdepodobnosť, že elektrón vstúpi do prechodového stavu.
To platí pre absorpciu aj emisiu. Keď systémom prejde elektromagnetický stimul, ako je dopadajúca vlna, elektróny v prízemnej úrovni môžu ľahko oscilovať a dostať sa do prechodového dipólového stavu, pričom môže prebehnúť prechod na vyššiu energetickú hladinu. Podobne, keď dopadajúca vlna prechádza systémom, elektróny, ktoré sú už v excitovaných stavoch čakajúcich na zostup, by mohli ľahko vstúpiť do prechodového dipólového stavu v reakcii na vonkajšiu elektromagnetickú vlnu a uvoľnili by svoju prebytočnú energiu, aby zostúpili na nižšie excitované. stav alebo základný stav. Keď k tomu dôjde, keďže dopadajúci lúč nie je v tomto prípade absorbovaný, vyjde zo systému aj s novo uvoľnenými kvantami energie v dôsledku prechodu elektrónu na nižšiu energetickú hladinu, čím sa uvoľní energetický balík zodpovedajúci energii priepasť medzi príslušnými štátmi. Stimulovaná emisia sa preto môže projektovať v troch hlavných krokoch; 1) Vstup dopadajúcej vlny 2) Elektrón v excitovanom stave prechádza do nižšieho excitovaného stavu alebo základného stavu 3) Súčasné uvoľnenie energetickej vlny nesúcej energiu, ktorá zodpovedá energetickej medzere medzi dvoma prechodnými stavmi spolu s prenosom dopadajúci lúč. Princíp stimulovanej emisie sa využíva pri zosilňovaní svetla. napr. LASEROVÁ technológia.
Aký je rozdiel medzi spontánnou emisiou a stimulovanou emisiou?
• Spontánna emisia nevyžaduje vonkajší elektromagnetický stimul na uvoľnenie energie, zatiaľ čo stimulovaná emisia vyžaduje externé elektromagnetické stimuly na uvoľnenie energie.
• Počas spontánnej emisie sa uvoľní iba jedna energetická vlna, ale počas stimulovanej emisie sa uvoľnia dve energetické vlny.
• Pravdepodobnosť, že dôjde k stimulovanej emisii, je vyššia ako pravdepodobnosť, že dôjde k spontánnej emisii, pretože vonkajšie elektromagnetické stimuly zvyšujú pravdepodobnosť dosiahnutia stavu dipólového prechodu.
• Správnym prispôsobením energetických medzier a dopadajúcich frekvencií je možné použiť stimulovanú emisiu na výrazné zosilnenie dopadajúceho lúča žiarenia; keďže to nie je možné, keď dochádza k spontánnej emisii.
