Rozdiel medzi spontánnymi a stimulovanými emisiami

Spontánne vs stimulované emisie

Emisia sa vzťahuje na emisiu energie vo fotónoch, keď elektrón prechádza medzi dvoma rôznymi úrovňami energie. Atómy, molekuly a ďalšie kvantové systémy sa typicky skladajú z mnohých energetických úrovní obklopujúcich jadro. Elektróny spočívajú v týchto hladinách elektrónov a často prechádzajú absorpciou a emisiou energie medzi úrovňami. Keď dôjde k absorpcii, elektróny sa presunú do stavu vyššej energie nazývaného „vzrušený stav“ a energetická medzera medzi týmito dvoma úrovňami sa rovná množstvu absorbovanej energie. Podobne ani elektróny vo vzrušených štátoch tam nebudú bývať naveky. Preto klesajú do nižšieho vzrušeného stavu alebo na úroveň zeme tým, že emitujú množstvo energie, ktoré sa zhoduje s energetickou medzerou medzi dvoma prechodnými stavmi. Predpokladá sa, že tieto energie sú absorbované a uvoľňované v kvante alebo baleniach diskrétnej energie.

Spontánne emisie

Toto je jeden spôsob, pri ktorom dochádza k emisii, keď elektrón prechádza z vyššej energetickej úrovne na nižšiu energetickú úroveň alebo do základného stavu. Absorpcia je častejšia ako emisia, pretože úroveň zeme je obyčajne viac osídlená ako excitované stavy. Preto viac elektrónov má tendenciu absorbovať energiu a vzrušovať sa. Ale po tomto procese excitácie, ako je uvedené vyššie, elektróny nemôžu byť v excitovaných stavoch naveky, pretože akýkoľvek systém uprednostňuje, aby bol skôr v energeticky stabilnom stave ako v nestabilnom stave s vysokou energiou. Preto vzrušené elektróny majú tendenciu uvoľňovať svoju energiu a vracať sa späť na úroveň zeme. Pri spontánnej emisii sa tento emisný proces uskutočňuje bez prítomnosti vonkajšieho stimulu / magnetického poľa; odtiaľ názov spontánny. Je to iba opatrenie na dosiahnutie stabilnejšieho systému.

Keď nastane spontánna emisia, ako elektrón prechádza medzi dvoma energetickými stavmi, ako vlna sa uvoľní energetický paket, ktorý sa zhoduje s energetickou medzerou medzi týmito dvoma stavmi. Preto môže byť spontánna emisia premietnutá v dvoch hlavných krokoch; 1) Elektrón v excitovanom stave klesá do nižšieho excitovaného stavu alebo do základného stavu. 2) Súčasné uvoľnenie vlny prenášajúcej energiu, ktorá sa zhoduje s energetickou medzerou medzi dvoma prechodnými stavmi. Týmto spôsobom sa uvoľňuje fluorescencia a tepelná energia.

Stimulované emisie

Toto je ďalší spôsob, v ktorom k emisii dochádza, keď elektrón prechádza z vyššej úrovne energie na nižšiu úroveň energie alebo do základného stavu. Ako už názov napovedá, táto časová emisia sa uskutočňuje pod vplyvom vonkajších podnetov, ako je napríklad externé elektromagnetické pole. Keď sa elektrón pohybuje z jedného energetického stavu do druhého, robí tak cez prechodný stav, ktorý vlastní dipólové pole a správa sa ako malý dipól. Preto, keď je vplyvom vonkajšieho elektromagnetického poľa zvýšená pravdepodobnosť, že elektrón vstúpi do prechodného stavu.

To platí tak pre absorpciu, ako aj pre emisie. Keď systém prechádza elektromagnetickým stimulom, ako je napríklad dopadajúca vlna, elektróny v úrovni zeme sa môžu ľahko kmitať a dostať sa do stavu dipólu prechodu, čím by sa mohol uskutočniť prechod na vyššiu úroveň energie. Podobne, keď prechádza dopadajúca vlna systémom, elektróny, ktoré sú už v excitovaných stavoch čakajúcich na zostup, by mohli ľahko vstúpiť do prechodného dipólového stavu v reakcii na externú elektromagnetickú vlnu a uvoľniť prebytočnú energiu, aby zostúpili na nižšiu vzrušenú stav alebo základný stav. Keď k tomu dôjde, pretože dopadajúci lúč sa v tomto prípade neabsorbuje, vyjde tiež zo systému s novo uvoľnenou energetickou kvantou v dôsledku prechodu elektrónu na nižšiu energetickú úroveň, čím uvoľní energetický paket, aby zodpovedal energii energie priepasť medzi jednotlivými štátmi. Stimulované emisie sa preto môžu premietnuť do troch hlavných krokov; 1) Zadanie dopadajúcej vlny 2) Elektrón v excitovanom stave klesne na nižší excitovaný stav alebo základný stav 3) Súčasné uvoľnenie energetickej vlny prenášajúcej energiu, ktorá sa zhoduje s energetickou medzerou medzi dvoma prechodnými stavmi spolu s prenosom dopadajúci lúč. Pri zosilňovaní svetla sa používa princíp stimulovanej emisie. Napr. LASEROVÁ technológia.

Aký je rozdiel medzi spontánnymi emisiami a stimulovanými emisiami?

• Spontánna emisia nevyžaduje na uvoľnenie energie externý elektromagnetický stimul, zatiaľ čo stimulovaná emisia vyžaduje na uvoľnenie energie vonkajší elektromagnetický stimul.

• Počas spontánnej emisie sa uvoľní iba jedna energetická vlna, ale počas stimulovanej emisie sa uvoľnia dve energetické vlny.

• Pravdepodobnosť, že dôjde k stimulovanej emisii, je vyššia ako pravdepodobnosť, že dôjde k spontánnej emisii, pretože vonkajšie elektromagnetické stimuly zvyšujú pravdepodobnosť dosiahnutia dipólového prechodového stavu..

• Správnym porovnaním energetických medzier a frekvencií dopadov sa môže stimulovaná emisia použiť na výrazné zosilnenie dopadajúceho lúča žiarenia; keďže to nie je možné, keď dôjde k spontánnej emisii.