Starpība starp spontānu un stimulētu emisiju

Spontāna vai stimulēta emisija

Emisija attiecas uz enerģijas izstarošanu fotonos, kad elektronam ir pāreja starp diviem dažādiem enerģijas līmeņiem. Raksturīgi, ka atomus, molekulas un citas kvantu sistēmas veido daudzi enerģijas līmeņi, kas apņem kodolu. Elektroni atrodas šajos elektronu līmeņos un bieži pārvietojas starp līmeņiem, absorbējot un izstarojot enerģiju. Kad notiek absorbcija, elektroni pārvietojas uz augstākas enerģijas stāvokli, ko sauc par “satrauktu stāvokli”, un enerģijas atstarpe starp diviem līmeņiem ir vienāda ar absorbētās enerģijas daudzumu. Tāpat elektroni satrauktajos stāvokļos tur neuzturēsies mūžīgi. Tāpēc tie nonāk zemākā satrauktā stāvoklī vai zemes līmenī, izstarojot enerģijas daudzumu, kas atbilst enerģijas atstarpei starp diviem pārejas stāvokļiem. Tiek uzskatīts, ka šīs enerģijas tiek absorbētas un atbrīvotas diskrētās enerģijas kvantās vai paciņās.

Spontāna emisija

Šī ir viena no metodēm, kurās emisija notiek, kad elektronam pāreja no augstāka enerģijas līmeņa uz zemāku enerģijas līmeni vai zemes stāvokli. Absorbcija ir biežāka nekā emisija, jo grunts līmenis parasti ir apdzīvotāks nekā ierosinātie stāvokļi. Tāpēc vairāk elektronu mēdz absorbēt enerģiju un sevi uzbudināt. Bet pēc šī ierosināšanas procesa, kā minēts iepriekš, elektroni nevar mūžīgi atrasties ierosinātos stāvokļos, jo jebkura sistēma dod priekšroku būt zemākas enerģijas stabilā stāvoklī, nevis būt augstas enerģijas nestabilā stāvoklī. Tāpēc satrauktajiem elektroniem ir tendence atbrīvot enerģiju un atgriezties atpakaļ zemes līmenī. Spontānā emisijā šis emisijas process notiek bez ārēja stimula / magnētiskā lauka klātbūtnes; līdz ar to nosaukums spontāns. Tas ir tikai pasākums, kā panākt sistēmas stabilāku stāvokli.

Kad notiek spontāna emisija, elektronam pārejot starp diviem enerģijas stāvokļiem, enerģijas pakete, kas atbilst enerģijas atstarpei starp diviem stāvokļiem, tiek atbrīvota kā vilnis. Tāpēc spontānu emisiju var prognozēt divos galvenajos posmos; 1) Elektrons uzbudinātā stāvoklī nonāk zemākā ierosinātā stāvoklī vai pamata stāvoklī 2) Vienlaicīgs enerģijas viļņa atbrīvojums, kas nes enerģiju, kas atbilst enerģijas atstarpei starp diviem pārejas stāvokļiem. Šādā veidā tiek atbrīvota fluorescence un siltumenerģija.

Stimulēta emisija

Šī ir otra metode, kurā emisija notiek, kad elektrons pārejas no augstāka enerģijas līmeņa uz zemāku enerģijas līmeni vai zemes stāvokli. Tomēr, kā norāda nosaukums, šī laika emisija notiek ārēju stimulu, piemēram, ārēja elektromagnētiskā lauka, ietekmē. Kad elektrons pārvietojas no viena enerģijas stāvokļa uz otru, tas notiek caur pārejas stāvokli, kam piemīt dipola lauks un tas darbojas kā mazs dipols. Tāpēc, atrodoties ārēja elektromagnētiskā lauka ietekmē, palielinās elektronu varbūtība iekļūt pārejas stāvoklī.

Tas attiecas gan uz absorbciju, gan uz emisiju. Kad caur sistēmu tiek izvadīts elektromagnētiskais stimuls, piemēram, krītošais vilnis, zemes līmenī esošie elektroni var viegli svārstīties un nonākt pārejas dipola stāvoklī, kurā varētu notikt pāreja uz augstāku enerģijas līmeni. Tāpat, kad krītošais vilnis tiek izlaists caur sistēmu, elektroni, kas jau atrodas ierosinātos stāvokļos, gaida nolaišanos, varētu viegli iekļūt pārejas dipola stāvoklī, reaģējot uz ārējo elektromagnētisko viļņu, un atbrīvotu tā lieko enerģiju, lai nonāktu zemākā satraukumā. stāvoklis vai pamatstāvoklis. Kad tas notiks, tā kā krītošais stars šajā gadījumā netiek absorbēts, tas arī iznāks no sistēmas ar tikko atbrīvotajiem enerģijas kvantiem, pateicoties tam, ka elektrons pāriet zemākā enerģijas līmenī, atbrīvojot enerģijas paketi, kas atbilst plaisa starp attiecīgajiem stāvokļiem. Tāpēc stimulētu emisiju var prognozēt trīs galvenajos posmos; 1) Krītošā viļņa ievadīšana 2) Elektrons satrauktā stāvoklī nonāk zemākā ierosinātā stāvoklī vai pamata stāvoklī 3) Vienlaicīgs enerģijas viļņa atbrīvošana, kas nes enerģiju, kas atbilst enerģijas atstarpei starp diviem pārejas stāvokļiem, vienlaikus ar incidenta stars. Gaismas pastiprināšanā tiek izmantots stimulētas emisijas princips. E.g. LASER tehnoloģija.

Kāda ir atšķirība starp spontāno un stimulēto emisiju?

• Spontānai emisijai nav nepieciešams ārējs elektromagnētisks stimuls, lai atbrīvotu enerģiju, turpretim stimulētai emisijai ir nepieciešami ārēji elektromagnētiski stimuli, lai atbrīvotu enerģiju..

• Spontānas emisijas laikā tiek atbrīvots tikai viens enerģijas vilnis, bet stimulētas emisijas laikā tiek atbrīvoti divi enerģijas viļņi.

• Stimulētas emisijas iespējamība ir augstāka 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.