Różnica między spontaniczną i stymulowaną emisją

Emisja spontaniczna a stymulowana

Emisja odnosi się do emisji energii w fotonach, gdy elektron przechodzi między dwoma różnymi poziomami energii. Charakterystyczne jest to, że atomy, cząsteczki i inne układy kwantowe składają się z wielu poziomów energii otaczających rdzeń. Elektrony znajdują się na tych poziomach elektronów i często przechodzą między poziomami przez absorpcję i emisję energii. Kiedy zachodzi absorpcja, elektrony przechodzą do wyższego stanu energii zwanego „stanem wzbudzonym”, a przerwa energetyczna między dwoma poziomami jest równa ilości pochłoniętej energii. Podobnie, elektrony w stanach wzbudzonych nie będą tam przebywać na zawsze. Dlatego sprowadzają się do niższego stanu wzbudzonego lub do poziomu gruntu, emitując ilość energii, która odpowiada luce energetycznej między dwoma stanami przejścia. Uważa się, że energie te są absorbowane i uwalniane w kwantach lub pakietach energii dyskretnej.

Spontaniczna emisja

Jest to jedna z metod, w której emisja zachodzi, gdy elektron przechodzi z wyższego poziomu energii do niższego poziomu energii lub do stanu podstawowego. Absorpcja jest częstsza niż emisja, ponieważ poziom gruntu jest zwykle bardziej zaludniony niż stany wzbudzone. Dlatego więcej elektronów ma tendencję do absorbowania energii i wzbudzania się. Ale po tym procesie wzbudzenia, jak wspomniano powyżej, elektrony nie mogą znajdować się w stanie wzbudzonym na zawsze, ponieważ jakikolwiek system preferuje bycie w stanie stabilnym niższej energii niż w stanie niestabilnym wysokiej energii. Dlatego podekscytowane elektrony uwalniają swoją energię i wracają z powrotem do poziomu gruntu. W przypadku emisji spontanicznej proces emisji zachodzi bez obecności zewnętrznego bodźca / pola magnetycznego; stąd nazwa spontaniczna. Jest to wyłącznie miara doprowadzenia systemu do bardziej stabilnego stanu.

Kiedy pojawia się spontaniczna emisja, gdy elektron przechodzi między dwoma stanami energii, pakiet energii dopasowany do przerwy energetycznej między dwoma stanami jest uwalniany jako fala. Dlatego spontaniczna emisja może być rzutowana w dwóch głównych etapach; 1) Elektron w stanie wzbudzonym sprowadza się do niższego stanu wzbudzonego lub stanu podstawowego 2) Jednoczesne uwalnianie energii przenoszącej falę energii, która odpowiada luce energetycznej między dwoma stanami przejściowymi. Fluorescencja i energia cieplna są uwalniane w ten sposób.

Stymulowana emisja

Jest to druga metoda, w której emisja zachodzi, gdy elektron przechodzi z wyższego poziomu energii do niższego poziomu energii lub do stanu podstawowego. Jednak, jak sama nazwa wskazuje, emisja w tym czasie odbywa się pod wpływem zewnętrznych bodźców, takich jak zewnętrzne pole elektromagnetyczne. Kiedy elektron przechodzi z jednego stanu energetycznego do drugiego, robi to poprzez stan przejściowy, który posiada pole dipolowe i działa jak mały dipol. Dlatego pod wpływem zewnętrznego pola elektromagnetycznego zwiększa się prawdopodobieństwo przejścia elektronu w stan przejściowy.

Dotyczy to zarówno absorpcji, jak i emisji. Gdy przez system przechodzi bodziec elektromagnetyczny, taki jak fala padająca, elektrony na poziomie gruntu mogą z łatwością oscylować i dojść do stanu dipola przejściowego, w którym może nastąpić przejście na wyższy poziom energii. Podobnie, gdy fala padająca przechodzi przez układ, elektrony, które są już w stanie wzbudzonym, czekając na zejście, mogą łatwo wejść w stan dipola przejściowego w odpowiedzi na zewnętrzną falę elektromagnetyczną i uwolnią swoją nadwyżkę energii, aby zejść do niższej wzbudzonej stan lub stan podstawowy. Kiedy tak się stanie, ponieważ wiązka padająca nie zostanie w tym przypadku pochłonięta, wyjdzie ona również z układu z nowo uwolnionymi kwantami energii z powodu przejścia elektronu na niższy poziom energii, uwalniając pakiet energii w celu dopasowania do energii przepaść między poszczególnymi stanami. Dlatego stymulowana emisja może być prognozowana w trzech głównych krokach; 1) Wejście fali padającej 2) Elektron w stanie wzbudzonym sprowadza się do niższego stanu wzbudzonego lub stanu podstawowego 3) Jednoczesne uwolnienie fali przenoszącej energię, która odpowiada luce energetycznej między dwoma stanami przejściowymi wraz z transmisją wiązka padająca. Zasada wymuszonej emisji jest stosowana do wzmocnienia światła. Na przykład. Technologia LASER.

Jaka jest różnica między emisją spontaniczną a emisją stymulowaną?

• Emisja spontaniczna nie wymaga zewnętrznego bodźca elektromagnetycznego do uwolnienia energii, natomiast emisja stymulowana wymaga zewnętrznego bodźca elektromagnetycznego do uwolnienia energii.

• Podczas emisji spontanicznej uwalniana jest tylko jedna fala energii, ale podczas emisji wymuszonej uwalniane są dwie fale energii.

• Prawdopodobieństwo wystąpienia wymuszonej emisji jest wyższe niż prawdopodobieństwo wystąpienia samorzutnej emisji, ponieważ zewnętrzne bodźce elektromagnetyczne zwiększają prawdopodobieństwo osiągnięcia stanu przejściowego dipola.

• Poprzez odpowiednie dopasowanie przerw energetycznych i częstotliwości padania, emisja wymuszona może być wykorzystana do znacznego wzmocnienia wiązki promieniowania padającego; mając na uwadze, że nie jest to możliwe, gdy następuje spontaniczna emisja.