Spontánne vs stimulované emisie
Emisia sa týka emisie energie vo fotónoch, keď elektrón prechádza medzi dvoma rôznymi úrovňami energie. Atómy, molekuly a ďalšie kvantové systémy sú charakteristické tvorením mnohých energetických úrovní obklopujúcich jadro. V týchto elektrónových úrovniach sa nachádzajú elektróny a často medzi nimi prechádzajú absorpciou a emisiou energie. Keď dôjde k absorpcii, elektróny sa presunú do stavu vyššej energie, ktorý sa nazýva „excitovaný stav“a energetická medzera medzi týmito dvoma úrovňami sa rovná množstvu absorbovanej energie. Rovnako tak elektróny v excitovaných stavoch tam nebudú prebývať navždy. Preto zostupujú do nižšieho vzrušeného stavu alebo na úroveň zeme vyžarovaním množstva energie, ktoré zodpovedá energetickej medzere medzi dvoma stavmi prechodu. Predpokladá sa, že tieto energie sú absorbované a uvoľňované v množstvách alebo v balíkoch diskrétnej energie.
Spontánna emisia
Toto je jeden spôsob, pri ktorom emisia prebieha, keď elektrón prechádza z vyššej energetickej hladiny na nižšiu energetickú hladinu alebo do základného stavu. Absorpcia je častejšia ako emisia, pretože prízemná úroveň je všeobecne viac zaľudnená ako excitované štáty. Preto viac elektrónov má tendenciu absorbovať energiu a vzrušovať sa. Ale po tomto procese excitácie, ako už bolo spomenuté vyššie, elektróny nemôžu byť v excitovaných stavoch navždy, pretože akýkoľvek systém uprednostňuje, aby boli v nízkoenergetickom stabilnom stave, než aby boli v vysokoenergetickom nestabilnom stave. Preto vzrušené elektróny majú tendenciu uvoľňovať svoju energiu a vracať sa späť na úrovne zeme. Pri spontánnej emisii tento emisný proces prebieha bez prítomnosti vonkajšieho stimulu / magnetického poľa; odtiaľ názov spontánny. Je to iba opatrenie na uvedenie systému do stabilnejšieho stavu.
Keď dôjde k spontánnej emisii, keď dôjde k prechodu elektrónov medzi dvoma energetickými stavmi, uvoľní sa ako vlna energetický balíček, ktorý zodpovedá energetickej medzere medzi týmito dvoma stavmi. Preto možno spontánnu emisiu premietnuť do dvoch hlavných krokov; 1) Elektrón v excitovanom stave klesá do nižšieho excitovaného stavu alebo základného stavu. 2) Súčasné uvoľnenie energetickej 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 ďalšia metóda, pri ktorej emisia prebieha, keď elektrón prechádza z vyššej energetickej hladiny na nižšiu energetickú hladinu alebo do základného stavu. Ako však názov napovedá, táto časová emisia sa uskutočňuje pod vplyvom vonkajších podnetov, ako je vonkajšie elektromagnetické pole. Keď sa elektrón pohybuje z jedného energetického stavu do druhého, robí to prechodným stavom, ktorý má dipólové pole a správa sa ako malý dipól. Preto keď sa pod vplyvom vonkajšieho elektromagnetického poľa zvyšuje pravdepodobnosť vstupu elektrónu do prechodného stavu.
To platí pre absorpciu aj pre emisie. Keď systémom prechádzajú elektromagnetické stimuly, ako napríklad dopadajúca vlna, elektróny v úrovni zeme môžu ľahko oscilovať a prejsť do stavu prechodného dipólu, pri ktorom by mohlo dôjsť k prechodu na vyššiu hladinu energie. Rovnako tak, keď sústava prechádza dopadajúcou vlnou, elektróny, ktoré sú už v excitovaných stavoch čakajúcich na zostup, by mohli ľahko vstúpiť do stavu prechodného dipólu v reakcii na vonkajšiu elektromagnetickú vlnu a uvoľnili by svoju prebytočnú energiu na zostup do nižšie excitovaného stavu stav alebo základný stav. Keď sa to stane, pretože dopadajúci lúč nie je v tomto prípade absorbovaný,vyjde tiež zo systému s novo uvoľnenými energetickými kvantami v dôsledku prechodu elektrónu na nižšiu hladinu energie, čím sa uvoľní energetický balíček, ktorý sa zhoduje s energiou medzery medzi príslušnými stavmi. Stimulované emisie sa preto dajú premietnuť do troch hlavných krokov; 1) Vstup do dopadajúcej vlny 2) Elektrón v excitovanom stave klesá do dolného excitovaného stavu alebo do základného stavu 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 využíva princíp stimulovanej emisie. Napr. LASEROVÁ technológia.1) Vstup do dopadajúcej vlny 2) Elektrón v excitovanom stave klesá do dolného excitovaného stavu alebo do základného stavu 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 využíva princíp stimulovanej emisie. Napr. LASEROVÁ technológia.1) Vstup do dopadajúcej vlny 2) Elektrón v excitovanom stave klesá do dolného excitovaného stavu alebo do základného stavu 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 využíva princíp stimulovanej emisie. Napr. LASEROVÁ technológia.
Aký je rozdiel medzi spontánnymi emisiami a stimulovanými emisiami?
• Spontánna emisia si nevyžaduje externý elektromagnetický stimul na uvoľnenie energie, zatiaľ čo stimulovaná emisia si vyžaduje externé elektromagnetické stimuly na uvoľnenie energie.
• Počas spontánnej emisie sa uvoľní iba jedna energetická vlna, ale počas stimulovanej emisie sa uvoľnia dve energetické vlny.
• Pravdepodobnosť výskytu stimulovanej emisie je vyššia ako pravdepodobnosť spontánnej emisie, pretože vonkajšie elektromagnetické stimuly zvyšujú pravdepodobnosť dosiahnutia dipólového stavu.
• Správnym zosúladením energetických medzier a dopadajúcich frekvencií možno stimulovanú emisiu použiť na výrazné zosilnenie dopadajúceho lúča žiarenia; zatiaľ čo to nie je možné, keď dôjde k spontánnej emisii.
