Razlika med spontano in stimulirano emisijo

Spontana vs stimulirana emisija

Emisija se nanaša na emisijo energije v fotonih, ko elektroni prehajajo med dvema različnima nivojema energije. Značilno je, da atome, molekule in druge kvantne sisteme sestavljajo številni energijski nivoji, ki obdajajo jedro. Elektroni prebivajo v teh nivojih elektronov in pogosto prehajajo med nivoji z absorpcijo in emisijo energije. Ko pride do absorpcije, se elektroni premaknejo v višje energijsko stanje, ki se imenuje "vzbujeno stanje", energijska vrzel med obema nivojema pa je enaka količini absorbirane energije. Prav tako elektroni v vznemirjenih stanjih ne bodo večno prebivali tam. Zato se spustijo v nižje vznemirjeno stanje ali na zemeljsko raven tako, da oddajajo količino energije, ki ustreza energijski vrzeli med dvema prehodnima stanjima. Verjame se, da se te energije absorbirajo in sproščajo v kvantah ali paketih diskretne energije.

Spontana emisija

To je ena metoda, pri kateri se emisija zgodi, ko elektroni prehajajo iz višje energijske ravni v nižjo energijsko raven ali v osnovno stanje. Absorpcija je pogostejša od emisij, saj je gladina tal na splošno bolj naseljena kot vznemirjena stanja. Zato več elektronov ponavadi absorbira energijo in se vzbudi. Toda po tem postopku vzbujanja, kot je bilo omenjeno zgoraj, elektroni ne morejo biti za vedno v vzbujenem stanju, saj katerikoli sistem raje stoji v nižjem energijsko stabilnem stanju, ne pa v visoko energijsko nestabilnem stanju. Zato razburjeni elektroni ponavadi sprostijo svojo energijo in se vrnejo nazaj na zemeljske ravni. Pri spontani emisiji se ta postopek emisij zgodi brez prisotnosti zunanjega dražljaja / magnetnega polja; od tod tudi ime spontano. Gre le za ukrep za pripravo sistema v bolj stabilno stanje.

Ko pride do spontane emisije, ko elektroni prehajajo med dve energijski stanji, se kot val sprosti energetski paket, ki ustreza energijski vrzeli med dvema stanjama. Zato lahko spontano emisijo projektiramo v dveh glavnih korakih; 1) Elektroni v vznemirjenem stanju se spustijo v nižje vzbujeno ali osnovno stanje 2) Hkratno sproščanje energijskega vala, ki nosi energijo, se ujema z energijsko vrzeljo med dvema prehodnima stanjem. Tako se sproščajo fluorescenca in toplotna energija.

Stimulirane emisije

To je druga metoda, pri kateri se emisija dogaja, ko elektroni prehajajo iz višje energijske ravni v nižjo energijsko raven ali v osnovno stanje. Vendar kot že ime pove, tokratna emisija poteka pod vplivom zunanjih dražljajev, kot je zunanje elektromagnetno polje. Ko se elektron premakne iz enega energijskega stanja v drugo, to stori skozi prehodno stanje, ki ima dipolno polje in deluje kot majhen dipol. Zato se pod vplivom zunanjega elektromagnetnega polja poveča verjetnost elektrona, da vstopi v prehodno stanje.

To velja tako za absorpcijo kot za emisije. Ko se skozi sistem odda elektromagnetni dražljaj, kot je incidentni val, lahko elektroni v zemeljski ravni zlahka nihajo in pridejo v prehodno dipolno stanje, pri čemer bi lahko prišlo do prehoda na višjo energijsko raven. Prav tako, ko v sistem preide incidentni val, bi elektroni, ki so že v vznemirjenih stanjih, ki čakajo, da se spustijo, zlahka vstopili v prehodno dipolsko stanje kot odgovor na zunanji elektromagnetni val in bi sprostili svojo odvečno energijo, da bi se spustila na nižje vzburjeno državna ali prizemna država. Ko se to zgodi, ker se v tem primeru vpadni žarek ne absorbira, bo iz prehoda elektrona na nižjo energijsko stopnjo izstopil iz sistema in sprosti energijski paket, ki ustreza energiji vrzel med posameznimi državami. Zato je mogoče spodbudno emisijo predvideti v treh glavnih korakih; 1) Vstopanje vpadnega vala 2) Elektroni v vznemirjenem stanju se spustijo v nižje vzbujeno ali osnovno stanje 3) Hkratno sproščanje energijskega vala, ki nosi energijo, ki se ujema z energijsko vrzeljo med dvema prehodnima stanjama, skupaj s prenosom vpadni žarek. Načelo stimulirane emisije se uporablja pri ojačanju svetlobe. Npr. LASER tehnologija.

Kakšna je razlika med spontano in stimulirano emisijo?

• Za spontano emisijo ni potreben zunanji elektromagnetni dražljaj za sproščanje energije, medtem ko za stimulacijo emisije potrebujejo zunanji elektromagnetni dražljaji, da sprostijo energijo.

• Med spontano emisijo se sprosti samo en energijski val, med stimulirano emisijo pa dva energijska vala.

• Verjetnost, da se bo spodbudila emisija, je večja od verjetnosti spontane emisije, saj zunanji elektromagnetni dražljaji povečajo verjetnost doseganja dipolnega prehodnega stanja.

• s pravilnim ujemanjem energijskih vrzeli in frekvenc incidentov lahko spodbudno emisijo uporabimo za močno povečanje sevalnega žarka; ker ob spontani emisiji to ni mogoče.