Spontánní vs. stimulovaná emise
Emise se týká emise energie ve fotonech, když elektron přechází mezi dvěma různými energetickými hladinami. Atomy, molekuly a další kvantové systémy se skládají z mnoha energetických hladin obklopujících jádro. Elektrony sídlí v těchto elektronových hladinách a často mezi hladinami procházejí absorpcí a emisí energie. Když dojde k absorpci, elektrony se přesunou do vyššího energetického stavu zvaného „excitovaný stav“a energetická mezera mezi těmito dvěma úrovněmi se rovná množství absorbované energie. Stejně tak elektrony v excitovaných stavech tam nebudou sídlit navždy. Proto se dostanou do nižšího excitovaného stavu nebo na úroveň země vyzařováním množství energie, které odpovídá energetické mezeře mezi dvěma stavy přechodu. Předpokládá se, že tyto energie jsou absorbovány a uvolňovány v kvantech nebo balíčcích diskrétní energie.
Spontánní emise
Toto je jedna metoda, při které dochází k emisi, když elektron přechází z vyšší energetické hladiny na nižší energetickou hladinu nebo do základního stavu. Absorpce je častější než emise, protože přízemní úroveň je obecně více osídlena než excitované stavy. Proto má více elektronů tendenci absorbovat energii a samo se vzbudit. Ale po tomto procesu excitace, jak je uvedeno výše, nemohou být elektrony v excitovaných stavech navždy, protože jakýkoli systém dává přednost tomu, aby byl ve stabilním stavu s nižší energií, než aby byl ve stavu s vysokou energií nestabilní. Proto mají excitované elektrony tendenci uvolňovat svou energii a vracet se zpět na zemské úrovně. Při spontánní emisi probíhá tento emisní proces bez přítomnosti vnějšího podnětu/magnetického pole; odtud název spontánní. Je to pouze opatření k uvedení systému do stabilnějšího stavu.
Když dojde ke spontánní emisi, když elektron přechází mezi dvěma energetickými stavy, uvolňuje se jako vlna energetický balíček odpovídající energetické mezeře mezi těmito dvěma stavy. Proto může být spontánní emise promítnuta ve dvou hlavních krocích; 1) Elektron v excitovaném stavu přechází do nižšího excitovaného stavu nebo základního stavu 2) Současné uvolnění energetické vlny nesoucí energii, která odpovídá energetické mezeře mezi dvěma přechodnými stavy. Tímto způsobem se uvolňuje fluorescence a tepelná energie.
Stimulovaná emise
Toto je další metoda, při které dochází k emisi, když elektron přechází z vyšší energetické hladiny na nižší energetickou hladinu nebo do základního stavu. Jak však název napovídá, tato časová emise probíhá pod vlivem vnějších podnětů, jako je vnější elektromagnetické pole. Když se elektron pohybuje z jednoho energetického stavu do druhého, děje se tak prostřednictvím přechodového stavu, který má dipólové pole a chová se jako malý dipól. Proto, když je pod vlivem vnějšího elektromagnetického pole pravděpodobnost, že elektron vstoupí do přechodového stavu, zvýší se.
To platí jak pro absorpci, tak pro emisi. Když systémem projde elektromagnetický podnět, jako je dopadající vlna, elektrony v přízemní úrovni mohou snadno oscilovat a dostat se do přechodového dipólového stavu, kdy může dojít k přechodu na vyšší energetickou hladinu. Podobně, když dopadající vlna prochází systémem, elektrony, které jsou již v excitovaných stavech čekajících na sestup, by mohly snadno vstoupit do stavu přechodového dipólu v reakci na vnější elektromagnetickou vlnu a uvolnily by svou přebytečnou energii, aby sestoupily do nižší excitované vlny. stavu nebo základního stavu. Když k tomu dojde, protože dopadající paprsek není v tomto případě absorbován, vystoupí také ze systému s nově uvolněnými energetickými kvanty v důsledku přechodu elektronu na nižší energetickou hladinu a uvolní energetický balíček odpovídající energii propast mezi příslušnými státy. Proto lze stimulovanou emisi promítnout ve třech hlavních krocích; 1) Vstup dopadající vlny 2) Elektron v excitovaném stavu přechází do nižšího excitovaného stavu nebo základního stavu 3) Současné uvolnění energetické vlny nesoucí energii, která odpovídá energetické mezeře mezi dvěma přechodovými stavy spolu s přenosem dopadající paprsek. Při zesilování světla se využívá principu stimulované emise. Např. LASEROVÁ technologie.
Jaký je rozdíl mezi spontánní emisí a stimulovanou emisí?
• Spontánní emise nevyžaduje k uvolnění energie vnější elektromagnetický podnět, zatímco stimulovaná emise vyžaduje k uvolnění energie vnější elektromagnetické podněty.
• Během spontánní emise se uvolní pouze jedna energetická vlna, ale během stimulované emise se uvolní dvě energetické vlny.
• Pravděpodobnost stimulované emise je vyšší než pravděpodobnost spontánní emise, protože vnější elektromagnetické stimuly zvyšují pravděpodobnost dosažení stavu dipólového přechodu.
• Správným přizpůsobením energetických mezer a dopadajících frekvencí lze stimulovanou emisi využít k výraznému zesílení dopadajícího paprsku záření; zatímco toto není možné, když dochází ke spontánní emisi.
