Spontán vs stimulált kibocsátás
Az emisszió a fotonok energiaemissziójára vonatkozik, amikor egy elektron két különböző energiaszint között lép át. Jellemző, hogy az atomok, molekulák és más kvantumrendszerek a magot körülvevő sok energiaszintből állnak. Az elektronok ezekben az elektronszintekben helyezkednek el, és az energiafelvétel és -kibocsátás révén gyakran átjutnak a szintek között. Amikor az abszorpció megtörténik, az elektronok magasabb energiaállapotba kerülnek, amelyet „gerjesztett állapotnak” neveznek, és a két szint közötti energiarés megegyezik az elnyelt energiamennyiséggel. Ugyanígy a gerjesztett állapotban lévő elektronok sem fognak örökké bent maradni. Ezért alacsonyabb gerjesztett állapotba vagy a talajszintre kerülnek azáltal, hogy kibocsájtják azt az energiamennyiséget, amely megfelel a két átmeneti állapot közötti energiarésnek. Úgy gondolják, hogy ezek az energiák kvantumokban vagy diszkrét energia csomagokban szívódnak fel és szabadulnak fel.
Spontán emisszió
Ez az egyik módszer, amelyben az emisszió akkor következik be, amikor egy elektron magasabb energiaszintről alacsonyabb energiaszintre vagy alapállapotba lép át. Az abszorpció gyakoribb, mint az emisszió, mivel a talajszint általában jobban lakott, mint a gerjesztett állapotok. Ezért több elektron hajlamos energiát felvenni és gerjeszteni önmagát. De a gerjesztés ezen folyamata után, amint azt a fentiekben említettük, az elektronok nem lehetnek örökre gerjesztett állapotban, mivel bármelyik rendszer inkább alacsonyabb energiájú, mint stabil, alacsony energiájú állapotban van. Ezért a gerjesztett elektronok hajlamosak felszabadítani energiájukat és visszatérnek a talajszintekre. Spontán emisszió esetén ez az emissziós folyamat külső inger / mágneses mező jelenléte nélkül történik; ezért a név spontán. Kizárólag a rendszer stabilabb állapotba hozatalának mércéje.
Amikor spontán emisszió következik be, amikor az elektron átmegy a két energiaállapot között, hullámként felszabadul egy energiacsomag, amely megfelel a két állapot közötti energiarésnek. Ezért egy spontán emisszió két fő lépésben vetíthető előre; 1) A gerjesztett állapotban levő elektron alacsonyabb gerjesztett állapotba vagy alapállapotba kerül. 2) Az energiát hordozó energiahullám egyidejű felszabadulása, amely megfelel a két átmeneti állapot közötti energiarésnek. A fluoreszcencia és a hőenergia felszabadul.
Stimulált kibocsátás
Ez a másik módszer, amelyben az emisszió akkor következik be, amikor egy elektron magasabb energiaszintről alacsonyabb energiaszintre vagy alapállapotba lép át. Azonban, amint a neve is sugallja, ezúttal az emisszió külső ingerek, például külső elektromágneses mező hatására történik. Amikor az elektron egyik energiaállapotból a másikba mozog, akkor ezt egy átmeneti állapoton keresztül teszi, amely rendelkezik dipólusmezővel és úgy működik, mint egy kis dipólus. Ezért amikor egy külső elektromágneses mező hatására megnő az elektron átmeneti állapotba kerülésének valószínűsége.
Ez mind abszorpcióra, mind emisszióra igaz. Amikor egy elektromágneses ingert, például beeső hullámot áthaladnak a rendszeren, a talaj szintjén lévő elektronok könnyen oszcillálhatnak, és elérhetik azt az átmeneti dipólus állapotot, amelyben a magasabb energiaszintre való áttérés megtörténhet. Hasonlóképpen, amikor egy beeső hullám áthalad a rendszeren, akkor azok az elektronok, amelyek már gerjesztett állapotban vannak, és várják a lemerülést, a külső elektromágneses hullámra reagálva könnyen beléphetnek az átmeneti dipólus állapotába, és felszabadíthatják annak felesleges energiáját, hogy alacsonyabb gerjesztett állapotba jussanak állapot vagy alapállapot. Amikor ez megtörténik, mivel a beeső sugár ebben az esetben nem szívódik fel,ez is kijön a rendszerből az újonnan felszabaduló energiakvantumokkal, mivel az elektron alacsonyabb energiaszintre való átmenetének köszönhetően energiacsomagot szabadít fel, hogy megfeleljen az adott állapotok közötti rés energiájának. Ezért a stimulált emisszió három fő lépésben vetíthető előre; 1) A beeső hullám belépése 2) Az elektron gerjesztett állapotban alacsonyabb gerjesztett állapotba vagy alapállapotba kerül a beeső sugár. Az ingerelt emisszió elvét alkalmazzák a fény erősítésében. Pl. LASER technológia.1) A beeső hullám belépése 2) Az elektron gerjesztett állapotban alacsonyabb gerjesztett állapotba vagy alapállapotba kerül a beeső sugár. Az ingerelt emisszió elvét alkalmazzák a fény erősítésében. Pl. LASER technológia.1) A beeső hullám belépése 2) Az elektron gerjesztett állapotban alacsonyabb gerjesztett állapotba vagy alapállapotba kerül. 3) Az energiát hordozó energiahullám egyidejű felszabadulása, amely megfelel a két átmeneti állapot közötti energiarésnek, valamint a a beeső sugár. A fény erősítésében a stimulált emisszió elvét alkalmazzák. Pl. LASER technológia.
Mi a különbség a spontán és a stimulált emisszió között?
• A spontán emisszióhoz nem szükséges külső elektromágneses inger az energia felszabadításához, míg a stimulált emisszióhoz külső elektromágneses ingerekre van szükség az energia felszabadításához.
• Spontán emisszió során csak egy energiahullám szabadul fel, de stimulált emisszió során két energiahullám szabadul fel.
• A stimulált emisszió bekövetkezésének valószínűsége nagyobb, mint a spontán emisszió bekövetkezésének valószínűsége, mivel a külső elektromágneses ingerek növelik a dipólus átmeneti állapot elérésének valószínűségét.
• Az energiarések és a beeső frekvenciák megfelelő összehangolásával a stimulált emisszió felhasználható a beeső sugárnyaláb nagyfokozására; mivel ez spontán emisszió esetén nem lehetséges.
