Spontāna pret stimulētu emisiju
Emisija attiecas uz enerģijas emisiju fotonos, kad elektrons pāriet starp diviem dažādiem enerģijas līmeņiem. Raksturīgi, ka atomi, molekulas un citas kvantu sistēmas sastāv no daudziem enerģijas līmeņiem, kas ieskauj kodolu. Elektroni atrodas šajos elektronu līmeņos un bieži pārvietojas starp līmeņiem, absorbējot un izstarojot enerģiju. Kad notiek absorbcija, elektroni pāriet uz augstāku enerģijas stāvokli, ko sauc par “uzbudināto stāvokli”, un enerģijas starpība starp diviem līmeņiem ir vienāda ar absorbētās enerģijas daudzumu. Tāpat elektroni ierosinātajos stāvokļos tur neatradīsies mūžīgi. Tāpēc tie nonāk zemākā ierosinātā stāvoklī vai zemes līmenī, izstarojot enerģijas daudzumu, kas atbilst enerģijas plaisai starp diviem pārejas stāvokļiem. Tiek uzskatīts, ka šīs enerģijas tiek absorbētas un atbrīvotas kvantos vai diskrētās enerģijas paketēs.
Spontānā emisija
Šī ir viena no metodēm, kurā notiek emisija, kad elektrons pāriet no augstāka enerģijas līmeņa uz zemāku enerģijas līmeni vai uz pamata stāvokli. Absorbcija ir biežāka nekā emisija, jo zemes līmenis parasti ir vairāk apdzīvots nekā ierosinātie stāvokļi. Tāpēc vairāk elektronu mēdz absorbēt enerģiju un paši sevi uzbudināt. Bet pēc šī ierosmes procesa, kā minēts iepriekš, elektroni nevar mūžīgi atrasties ierosinātā stāvoklī, jo jebkura sistēma dod priekšroku atrasties zemākas enerģijas stabilā stāvoklī, nevis būt nestabilā stāvoklī ar augstu enerģiju. Tāpēc satrauktiem elektroniem ir tendence atbrīvot savu enerģiju un atgriezties atpakaļ zemes līmenī. Spontānās emisijas gadījumā šis emisijas process notiek bez ārēja stimula/magnētiskā lauka klātbūtnes; tāpēc nosaukums spontāns. Tas ir tikai pasākums, lai sistēmu padarītu stabilāku.
Kad notiek spontāna emisija, elektroniem pārejot starp diviem enerģijas stāvokļiem, enerģijas pakete, kas atbilst enerģijas starpībai starp diviem stāvokļiem, tiek atbrīvota kā vilnis. Tāpēc spontānu emisiju var prognozēt divos galvenajos posmos; 1) Elektrons ierosinātā stāvoklī nonāk zemākā ierosinātā stāvoklī vai pamatstāvoklī. 2) Vienlaicīga enerģijas viļņa atbrīvošanās, kas nes enerģiju, kas atbilst enerģijas starpībai starp diviem pārejas stāvokļiem. Tādā veidā tiek atbrīvota fluorescence un siltuma enerģija.
Stimulētā emisija
Šī ir otra metode, kurā notiek emisija, kad elektrons pāriet no augstāka enerģijas līmeņa uz zemāku enerģijas līmeni vai uz pamata stāvokli. Tomēr, kā norāda nosaukums, šoreiz emisija notiek ārēju stimulu, piemēram, ārējā elektromagnētiskā lauka, ietekmē. Kad elektrons pārvietojas no viena enerģijas stāvokļa uz otru, tas notiek pārejas stāvoklī, kam ir dipola lauks un kas darbojas kā mazs dipols. Tāpēc, ārēja elektromagnētiskā lauka ietekmē palielinās iespēja, ka elektrons nonāks pārejas stāvoklī.
Tas attiecas gan uz absorbciju, gan emisiju. Kad elektromagnētiskais stimuls, piemēram, krītošs vilnis, tiek izlaists caur sistēmu, elektroni zemes līmenī var viegli svārstīties un nonākt pārejas dipola stāvoklī, kurā varētu notikt pāreja uz augstāku enerģijas līmeni. Tāpat, kad krītošs vilnis tiek izlaists cauri sistēmai, elektroni, kas jau atrodas ierosinātā stāvoklī un gaida nolaišanos, var viegli nonākt pārejas dipola stāvoklī, reaģējot uz ārējo elektromagnētisko vilni, un atbrīvotu savu lieko enerģiju, lai pazeminātos līdz zemākam ierosinājumam. stāvoklis vai pamata stāvoklis. Ja tas notiek, jo šajā gadījumā krītošais stars netiek absorbēts, tas arī iznāks no sistēmas kopā ar tikko atbrīvotajiem enerģijas kvantiem, jo elektrons pāriet uz zemāku enerģijas līmeni, atbrīvojot enerģijas paketi, kas atbilst starojuma enerģijai. plaisa starp attiecīgajiem stāvokļiem. Tāpēc stimulēto emisiju var prognozēt trīs galvenajos posmos; 1) krītošā viļņa ienākšana 2) elektrons ierosinātā stāvoklī nonāk zemākā ierosinātā stāvoklī vai pamatstāvoklī 3) vienlaicīga enerģijas viļņa atbrīvošanās, kas nes enerģiju, kas atbilst enerģijas spraugai starp diviem pārejas stāvokļiem, kā arī krītošais stars. Gaismas pastiprināšanā tiek izmantots stimulētās emisijas princips. Piem. LĀZERA tehnoloģija.
Kāda ir atšķirība starp spontāno emisiju un stimulēto emisiju?
• Spontānai emisijai nav nepieciešams ārējs elektromagnētisks stimuls, lai atbrīvotu enerģiju, savukārt stimulētai emisijai ir nepieciešami ārēji elektromagnētiski stimuli, lai atbrīvotu enerģiju.
• Spontānās emisijas laikā izdalās tikai viens enerģijas vilnis, bet stimulētās emisijas laikā divi enerģijas viļņi.
• Stimulētās emisijas iespējamība ir lielāka nekā spontānas emisijas iespējamība, jo ārējie elektromagnētiskie stimuli palielina dipola pārejas stāvokļa sasniegšanas varbūtību.
• Pareizi saskaņojot enerģijas spraugas un krītošās frekvences, stimulēto emisiju var izmantot, lai ievērojami pastiprinātu krītošā starojuma staru; tā kā tas nav iespējams, ja notiek spontāna emisija.
