Spontánní vs stimulované emise
Emise se týká emise energie ve fotonech, když elektron přechází mezi dvěma různými energetickými hladinami. Atomy, molekuly a další kvantové systémy jsou charakteristicky tvořeny mnoha energetickými hladinami obklopujícími jádro. V těchto elektronových úrovních jsou umístěny elektrony a často mezi nimi přecházejí absorpcí a emisí energie. Když dojde k absorpci, elektrony se přesunou do stavu vyšší energie, který se nazývá „vzrušený stav“a energetická mezera mezi těmito dvěma úrovněmi se rovná množství absorbované energie. Stejně tak elektrony v excitovaných stavech tam nebudou pobývat navždy. Proto sestupují do nižšího vzrušeného stavu nebo na úroveň země vydáváním množství energie, které odpovídá energetické mezeře mezi dvěma stavy přechodu. Předpokládá se, že tyto energie jsou absorbovány a uvolňovány v kvantách nebo paketech diskrétní energie.
Spontánní emise
Jedná se o jednu metodu, při které dochází k emisi, když elektron přechází z vyšší energetické úrovně na nižší energetickou hladinu nebo do základního stavu. Absorpce je častější než emise, protože úroveň země je obecně obydlenější než vzrušené státy. Proto více elektronů má tendenci absorbovat energii a vzrušovat se. Ale po tomto procesu excitace, jak již bylo uvedeno výše, elektrony nemohou být v excitovaných stavech navždy, protože jakýkoli systém upřednostňuje to, aby byly ve stavu s nízkou energetickou stabilitou, spíše než ve stavu s vysokou energií. Proto mají vzrušené elektrony tendenci uvolňovat svoji energii a vracet se zpět na základní úrovně. Při spontánní emisi probíhá tento emisní proces bez přítomnosti vnějšího stimulu / magnetického pole; odtud název spontánní. Jde pouze o opatření k uvedení systému do stabilnějšího stavu.
Když dojde k spontánní emisi, když elektrony přecházejí mezi dvěma energetickými stavy, uvolní se jako vlna energetický balíček, který odpovídá energetické mezeře mezi těmito dvěma stavy. Spontánní emise lze proto promítat do dvou hlavních kroků; 1) Elektron v excitovaném stavu sestupuje do nižšího excitovaného stavu nebo základního stavu 2) Současné uvolňování energetické vlny nesoucí energii, která odpovídá energetické mezeře mezi dvěma přechodovými stavy. Tímto způsobem se uvolňuje fluorescence a tepelná energie.
Stimulované emise
Toto je další metoda, při které dochází k emisi, když elektron přechází z vyšší energetické úrovně na nižší energetickou hladinu nebo do základního stavu. Jak však název napovídá, tentokrát emise probíhá pod vlivem vnějších podnětů, jako je vnější elektromagnetické pole. Když se elektron pohybuje z jednoho energetického stavu do druhého, dělá to prostřednictvím přechodového stavu, který má dipólové pole a chová se jako malý dipól. Proto, když se pod vlivem vnějšího elektromagnetického pole zvyšuje pravděpodobnost vstupu elektronu do přechodového stavu.
To platí jak pro absorpci, tak pro emise. Když systémem prochází elektromagnetický stimul, jako je dopadající vlna, mohou elektrony v úrovni země snadno oscilovat a přejít do stavu přechodového dipólu, kdy by mohlo dojít k přechodu na vyšší energetickou hladinu. Stejně tak, když systémem prochází dopadající vlna, elektrony, které jsou již v excitovaných stavech a čekají na sestup, by mohly snadno vstoupit do stavu přechodového dipólu v reakci na vnější elektromagnetickou vlnu a uvolnily by svou přebytečnou energii, aby sestoupily do níže budeného stav nebo základní stav. Když k tomu dojde, protože dopadající paprsek není v tomto případě absorbován,vyjde také ze systému s nově uvolněnými energetickými kvantami v důsledku přechodu elektronu na nižší energetickou hladinu uvolněním energetického balíčku, aby odpovídal energii mezery mezi příslušnými stavy. Stimulované emise lze proto promítat do tří hlavních kroků; 1) Vstupování dopadající vlny 2) Elektron v excitovaném stavu sestupuje do nižšího excitovaného stavu nebo základního stavu 3) Současné uvolnění energetické vlny nesoucí energii, která odpovídá energetické mezeře mezi dvěma přechodovými stavy spolu s přenosem dopadající paprsek. Při zesílení světla se používá princip stimulované emise. Např. LASEROVÁ technologie.1) Vstupování dopadající vlny 2) Elektron v excitovaném stavu sestupuje do nižšího excitovaného stavu nebo základního stavu 3) Současné uvolnění energetické vlny nesoucí energii, která odpovídá energetické mezeře mezi dvěma přechodovými stavy spolu s přenosem dopadající paprsek. Při zesílení světla se používá princip stimulované emise. Např. LASEROVÁ technologie.1) Vstupování dopadající vlny 2) Elektron v excitovaném stavu sestupuje do nižšího excitovaného stavu nebo základního stavu 3) Současné uvolnění energetické vlny nesoucí energii, která odpovídá energetické mezeře mezi dvěma přechodovými stavy spolu s přenosem dopadající paprsek. Při zesílení světla se používá princip stimulované emise. Např. Technologie LASER.
Jaký je rozdíl mezi spontánními emisemi a stimulovanými emisemi?
• Spontánní emise nevyžaduje externí elektromagnetický stimul k uvolnění energie, zatímco stimulovaná emise vyžaduje externí elektromagnetické stimuly k uvolnění energie.
• Během spontánní emise se uvolní pouze jedna energetická vlna, ale během stimulované emise se uvolní dvě energetické vlny.
• Pravděpodobnost výskytu stimulované emise je vyšší než pravděpodobnost spontánní emise, protože vnější elektromagnetické podněty zvyšují pravděpodobnost dosažení dipólového přechodového stavu.
• Správným přizpůsobením energetických mezer a dopadajících frekvencí lze stimulovanou emisi použít k výraznému zesílení paprsku dopadajícího záření; zatímco to není možné, když dojde ke spontánní emisi.
