Spontán vs stimulált kibocsátás
Az emisszió a fotonokban lévő energia kibocsátására utal, amikor egy elektron két különböző energiaszint között vált át. Jellemző, hogy az atomok, molekulák és más kvantumrendszerek a magot körülvevő sok energiaszintből állnak. Az elektronok ezeken az elektronszinteken tartózkodnak, és gyakran az energia abszorpciója és kibocsátása révén haladnak át a szintek között. Amikor az abszorpció megtörténik, az elektronok magasabb energiájú állapotba kerülnek, amelyet „gerjesztett állapotnak” neveznek, és a két szint közötti energiarés megegyezik az elnyelt energia mennyiségével. Hasonlóképpen, a gerjesztett állapotú elektronok nem maradnak ott örökké. Ezért alacsonyabb gerjesztett állapotba vagy a talajszintre jutnak azáltal, hogy olyan mennyiségű energiát bocsátanak ki, amely megfelel a két átmeneti állapot közötti energiarésnek. Úgy gondolják, hogy ezek az energiák kvantumokban vagy diszkrét energiacsomagokban nyelődnek el és szabadulnak fel.
Spontán kibocsátás
Ez az egyik olyan módszer, amelyben az emisszió akkor megy végbe, amikor egy elektron magasabb energiaszintről alacsonyabb energiaszintre vagy alapállapotba kerül. Az abszorpció gyakoribb, mint az emisszió, mivel a talajszint általában népesebb, mint a gerjesztett állapotok. Ezért több elektron vesz fel energiát és gerjeszti magát. De ezt a gerjesztési folyamatot követően, amint fentebb említettük, az elektronok nem lehetnek örökké gerjesztett állapotban, mivel bármely rendszer előnyben részesíti az alacsonyabb energiájú stabilitást, mint a nagy energiájú instabil állapotot. Ezért a gerjesztett elektronok hajlamosak felszabadítani energiájukat, és visszatérni a talajszintre. Spontán emisszió esetén ez az emissziós folyamat külső inger/mágneses tér jelenléte nélkül megy végbe; innen ered a spontán elnevezés. Ez kizárólag a rendszer stabilabb állapotba hozásának mértéke.
Amikor spontán emisszió történik, amikor az elektron átmenet a két energiaállapot között, a két állapot közötti energiaréshez igazodó energiacsomag hullámként szabadul fel. Ezért a spontán emisszió két fő lépésben vetíthető ki; 1) Az elektron gerjesztett állapotban alacsonyabb gerjesztett állapotba vagy alapállapotba kerül. 2) A két átmeneti állapot közötti energiarésnek megfelelő energiát hordozó energiahullám egyidejű felszabadulása. Fluoreszcencia és hőenergia szabadul fel így.
Stimulált kibocsátás
Ez a másik módszer, amelyben az emisszió akkor megy végbe, amikor egy elektron magasabb energiaszintről alacsonyabb energiaszintre vagy alapállapotba kerül. Azonban, ahogy a neve is sugallja, ezúttal a kibocsátás külső ingerek, például külső elektromágneses mező hatására megy végbe. Amikor egy elektron az egyik energiaállapotból a másikba mozog, akkor ezt egy átmeneti állapoton keresztül teszi meg, amely dipólustérrel rendelkezik, és úgy működik, mint egy kis dipólus. Ezért, amikor egy külső elektromágneses tér hatására megnő annak a valószínűsége, hogy az elektron átmeneti állapotba kerül.
Ez az abszorpcióra és az emisszióra egyaránt igaz. Amikor egy elektromágneses inger, például egy beeső hullám áthalad a rendszeren, a talajszinten lévő elektronok könnyen oszcillálhatnak, és átmeneti dipólus állapotba kerülhetnek, ami egy magasabb energiaszintre való átmenetet eredményezhet. Hasonlóképpen, amikor egy beeső hullám áthalad a rendszeren, a már gerjesztett állapotban lévő elektronok, amelyek arra várnak, hogy lejöjjenek, könnyen átmenet dipólusállapotba kerülhetnek a külső elektromágneses hullám hatására, és felszabadulhatnak a felesleges energiájukból, hogy alacsonyabb gerjesztésűre lemenjenek. állapot vagy alapállapot. Amikor ez megtörténik, mivel a beeső sugár ebben az esetben nem nyelődik el, az is kijön a rendszerből az újonnan felszabaduló energiakvantumokkal az elektron alacsonyabb energiaszintre való átmenete miatt, és egy energiacsomagot szabadít fel a az egyes állapotok közötti szakadék. Ezért a stimulált emisszió három fő lépésben vetíthető ki; 1) A beeső hullám belépése 2) Az elektron gerjesztett állapotban alacsonyabb gerjesztett állapotba vagy alapállapotba kerül 3) A két átmeneti állapot közötti energiarésnek megfelelő energiát hordozó energiahullám egyidejű felszabadulása, valamint a beeső sugár. A fény erősítésében a stimulált emisszió elvét alkalmazzák. Például. LÉZER technológia.
Mi a különbség a spontán emisszió és a stimulált emisszió között?
• A spontán emisszióhoz nincs szükség külső elektromágneses ingerre az energia felszabadításához, míg a stimulált kibocsátáshoz külső elektromágneses ingerekre van szükség az energia felszabadításához.
• A spontán emisszió során csak egy energiahullám szabadul fel, a stimulált emisszió során viszont két energiahullám szabadul fel.
• A stimulált emisszió valószínűsége nagyobb, mint a spontán emisszió valószínűsége, mivel a külső elektromágneses ingerek növelik a dipólus átmeneti állapot elérésének valószínűségét.
• Az energiarések és a beesési frekvenciák megfelelő összehangolásával a stimulált emisszió felhasználható a beeső sugárnyaláb nagymértékű felerősítésére; mivel ez spontán emisszió esetén nem lehetséges.
