Разлика между спонтанната и стимулираната емисия

Спонтанна срещу стимулирана емисия

Емисия се отнася до излъчването на енергия във фотони, когато електрон преминава между две различни енергийни нива. Характерно е, че атомите, молекулите и други квантови системи са съставени от много енергийни нива, заобикалящи ядрото. Електроните пребивават в тези електронни нива и често преминават между нивата чрез поглъщане и излъчване на енергия. Когато се извършва абсорбцията, електроните преминават в състояние с по-високо енергийно състояние, наречено „възбудено състояние“, а енергийната разлика между двете нива се равнява на количеството абсорбирана енергия. По същия начин, електроните във възбудените състояния няма да пребивават там завинаги. Следователно те се свеждат до по-ниско възбудено състояние или до нивото на земята, като излъчват количеството енергия, което съответства на енергийната пропаст между двете състояния на преход. Смята се, че тези енергии се абсорбират и освобождават в кванти или пакети с дискретна енергия.

Спонтанна емисия

Това е един метод, при който емисиите се извършват, когато електрон преминава от по-високо енергийно ниво към по-ниско енергийно ниво или в основно състояние. Абсорбцията е по-честа от емисиите, тъй като нивото на земята като цяло е по-населено от възбудените състояния. Следователно, повече електрони са склонни да абсорбират енергия и да се възбуждат. Но след този процес на възбуждане, както бе споменато по-горе, електроните не могат да бъдат във възбудени състояния завинаги, тъй като всяка система предпочита да бъде в състояние на по-ниско енергийно стабилно, отколкото да е във високо енергийно нестабилно състояние. Следователно възбудените електрони са склонни да освободят енергията си и да се върнат обратно към земните нива. При спонтанно излъчване този процес на емисия се случва без наличието на външен стимул / магнитно поле; оттук и името спонтанно. Това е единствено мярка за привеждане на системата в по-стабилно състояние.

Когато възникне спонтанно излъчване, когато електроните преминават между двете енергийни състояния, енергиен пакет, който съответства на енергийната пропаст между двете състояния, се освобождава като вълна. Следователно спонтанна емисия може да се проектира в две основни стъпки; 1) Електронът във възбудено състояние се свежда до по-ниско възбудено или основно състояние 2) Едновременното освобождаване на енергийна вълна, носеща енергия, съответстваща на енергийната пропаст между двете преходни състояния. Флуоресценцията и топлинната енергия се отделят по този начин.

Стимулирана емисия

Това е другият метод, при който емисия се извършва, когато електрон преминава от по-високо енергийно ниво към по-ниско енергийно ниво или в основно състояние. Както подсказва името обаче, този път емисия се осъществява под въздействието на външни стимули, като външно електромагнитно поле. Когато един електрон преминава от едно енергийно състояние в друго, той прави това чрез преходно състояние, което притежава диполно поле и действа като малък дипол. Следователно, когато под въздействието на външно електромагнитно поле вероятността електронът да влезе в състояние на преход се увеличава.

Това важи както за поглъщането, така и за емисиите. Когато електромагнитен стимул, като падаща вълна, се предава през системата, електроните в нивото на земята могат лесно да се колебаят и да стигнат до диполно състояние на прехода, при което може да се извърши преходът към по-високо енергийно ниво. По същия начин, когато инцидентна вълна преминава през системата, електрони, които вече са в развълнувани състояния, които чакат да слязат, лесно могат да влязат в преходното диполно състояние в отговор на външната електромагнитна вълна и ще освободят излишната си енергия, за да се спуснат до по-ниско възбудено държава или основна държава. Когато това се случи, тъй като падащият лъч не се абсорбира в този случай, той също ще излезе от системата с ново освободените енергийни кванти поради прехода на електрона към по-ниско енергийно ниво, освобождавайки енергиен пакет, който да съответства на енергията на пропастта между съответните държави. Следователно стимулираните емисии могат да се проектират в три основни стъпки; 1) Влизане на падащата вълна 2) Електронът във възбудено състояние се свежда до по-ниско възбудено или основно състояние 3) Едновременно освобождаване на енергийна вълна, носеща енергия, която съответства на енергийната празнина между двете преходни състояния заедно с предаването на падащата греда. Принципът на стимулирана емисия се използва при усилването на светлината. Например LASER технология.

Каква е разликата между спонтанната емисия и стимулираната емисия?

• Спонтанната емисия не изисква външен електромагнитен стимул за освобождаване на енергия, докато стимулираната емисия изисква външни електромагнитни стимули за освобождаване на енергия.

• По време на спонтанно излъчване се освобождава само една енергийна вълна, но по време на стимулирана емисия се отделят две енергийни вълни.

• Вероятността за възникване на стимулирана емисия е по-висока от вероятността да се извърши спонтанно излъчване, тъй като външните електромагнитни стимули увеличават вероятността за постигане на състояние на диполен преход.

• Чрез правилното съпоставяне на енергийните пропуски и честотата на падане, стимулираното излъчване може да се използва за значително усилване на падащия лъчеви лъч; като има предвид, че това не е възможно при спонтанна емисия.