Emisii spontane vs. stimulate
Emisia se referă la emisia de energie în fotoni atunci când un electron face tranziția între două niveluri diferite de energie. În mod caracteristic, atomii, moleculele și alte sisteme cuantice sunt formate din multe niveluri de energie care înconjoară miezul. Electronii rezidă în aceste niveluri de electroni și adesea tranzitează între niveluri prin absorbția și emisia de energie. Când are loc absorbția, electronii se deplasează într-o stare de energie superioară numită „stare excitată”, iar decalajul de energie dintre cele două niveluri este egal cu cantitatea de energie absorbită. De asemenea, electronii din stările excitate nu vor rămâne acolo pentru totdeauna. Prin urmare, ei ajung la o stare excitată inferioară sau la nivelul solului prin emiterea cantității de energie care se potrivește cu decalajul de energie dintre cele două stări de tranziție. Se crede că aceste energii sunt absorbite și eliberate în cuante sau pachete de energie discretă.
Emisii spontane
Aceasta este o metodă prin care emisia are loc atunci când un electron trece de la un nivel de energie mai în alt la un nivel de energie mai scăzut sau la starea fundamentală. Absorbția este mai frecventă decât emisia, deoarece nivelul solului este în general mai populat decât stările excitate. Prin urmare, mai mulți electroni tind să absoarbă energie și să se excite. Dar după acest proces de excitare, așa cum am menționat mai sus, electronii nu pot fi în stare excitată pentru totdeauna, deoarece orice sistem favorizează să fie într-o stare de energie mai scăzută stabilă decât să fie într-o stare instabilă de energie mare. Prin urmare, electronii excitați tind să-și elibereze energia și să revină înapoi la nivelul solului. Într-o emisie spontană, acest proces de emisie are loc fără prezența unui stimul extern/ câmp magnetic; de unde numele spontan. Este doar o măsură de a aduce sistemul într-o stare mai stabilă.
Când are loc o emisie spontană, pe măsură ce electronul trece între cele două stări de energie, un pachet de energie care să se potrivească cu decalajul de energie dintre cele două stări este eliberat ca undă. Prin urmare, o emisie spontană poate fi proiectată în două etape principale; 1) Electronul într-o stare excitată se reduce la o stare excitată inferioară sau o stare fundamentală 2) Eliberarea simultană a unui val de energie care transportă energie care se potrivește cu decalajul de energie dintre cele două stări de tranziție. Fluorescența și energia termică sunt eliberate în acest fel.
Emisii stimulate
Aceasta este ceal altă metodă în care emisia are loc atunci când un electron trece de la un nivel de energie mai în alt la un nivel de energie mai scăzut sau la starea fundamentală. Cu toate acestea, după cum sugerează și numele, de această dată emisia are loc sub influența stimulilor externi, cum ar fi un câmp electromagnetic extern. Când un electron trece de la o stare de energie la alta, o face printr-o stare de tranziție care posedă un câmp dipol și acționează ca un mic dipol. Prin urmare, atunci când se află sub influența unui câmp electromagnetic extern, probabilitatea ca electronul să intre în starea de tranziție crește.
Acest lucru este valabil atât pentru absorbție, cât și pentru emisie. Când un stimul electromagnetic, cum ar fi o undă incidentă, este trecut prin sistem, electronii de la nivelul solului pot oscila cu ușurință și pot ajunge la starea de dipol de tranziție prin care ar putea avea loc tranziția la un nivel de energie mai în alt. De asemenea, atunci când o undă incidentă trece prin sistem, electronii care sunt deja în stări excitate care așteaptă să coboare ar putea intra cu ușurință în starea dipolului de tranziție ca răspuns la unda electromagnetică externă și ar elibera excesul de energie pentru a coborî într-un nivel mai scăzut de excitat. stare sau stare fundamentală. Când se întâmplă acest lucru, deoarece fasciculul incident nu este absorbit în acest caz, va ieși și din sistem cu cuante de energie nou eliberate datorită tranziției electronului la un nivel de energie mai scăzut, eliberând un pachet de energie pentru a se potrivi cu energia de decalajul dintre statele respective. Prin urmare, emisia stimulată poate fi proiectată în trei etape principale; 1) Intrarea undei incidente 2) Electronul într-o stare excitată se reduce la o stare excitată inferioară sau o stare fundamentală 3) Eliberarea simultană a unei unde de energie care transportă energie care se potrivește cu decalajul de energie dintre cele două stări de tranziție împreună cu transmiterea fasciculul incident. Principiul emisiei stimulate este utilizat în amplificarea luminii. De exemplu. Tehnologie LASER.
Care este diferența dintre emisia spontană și emisia stimulată?
• Emisia spontană nu necesită un stimul electromagnetic extern pentru a elibera energie, în timp ce emisia stimulată necesită stimuli electromagnetici externi pentru a elibera energie.
• În timpul emisiei spontane, este eliberată o singură undă de energie, dar în timpul emisiei stimulate sunt eliberate două unde de energie.
• Probabilitatea ca emisia stimulată să aibă loc este mai mare decât probabilitatea ca emisia spontană să aibă loc, deoarece stimulii electromagnetici externi cresc probabilitatea de a atinge starea de tranziție dipol.
• Prin potrivirea corectă a golurilor de energie și a frecvențelor incidente, emisia stimulată poate fi utilizată pentru a amplifica foarte mult fasciculul de radiații incidente; întrucât acest lucru nu este posibil atunci când are loc o emisie spontană.
