Різниця між спонтанною та стимульованою емісією

Спонтанне проти стимуляції викидів

Під випромінюванням розуміється випромінювання енергії у фотонах, коли електрон переходить між двома різними рівнями енергії. Характерно, що атоми, молекули та інші квантові системи складаються з багатьох енергетичних рівнів, що оточують ядро. Електрони перебувають у цих рівнях електронів і часто проходять між рівнями за рахунок поглинання та випромінювання енергії. Коли відбувається поглинання, електрони переходять у вищий енергетичний стан, який називається "збудженим станом", і енергетичний проміжок між двома рівнями дорівнює кількості поглинутої енергії. Так само, електрони у збуджених станах не будуть перебувати там назавжди. Тому вони опускаються до нижчого збудженого стану або до рівня землі, випромінюючи кількість енергії, яка відповідає енергетичному розриву між двома перехідними станами. Вважається, що ці енергії поглинаються і вивільняються в квантах або пакетах дискретної енергії.

Спонтанна емісія

Це один метод, при якому випромінювання відбувається при переході електрона від більш високого рівня енергії до нижчого рівня енергії або до основного стану. Поглинання частіше, ніж викиди, оскільки рівень ґрунту, як правило, більш заселений, ніж збуджений стан. Тому більше електронів прагнуть поглинати енергію і збуджувати себе. Але після цього процесу збудження, як згадувалося вище, електрони не можуть перебувати у збуджених станах назавжди, оскільки будь-яка система вважає за краще перебувати у стані нижчого енергоресурсу, а не у нестабільному стані з високою енергією. Тому збуджені електрони, як правило, вивільняють свою енергію і повертаються назад до рівня землі. При спонтанній емісії цей процес викидів відбувається без наявності зовнішнього подразника / магнітного поля; звідси назва спонтанна. Це виключно міра приведення системи до стабільнішого стану.

Коли відбувається спонтанне випромінювання, коли електрон переходить між двома енергетичними станами, енергетичний пакет, що відповідає енергетичному проміжку між двома станами, вивільняється як хвиля. Тому спонтанну емісію можна прогнозувати у два основні етапи; 1) Електрон у збудженому стані зводиться до нижчого збудженого або основного стану 2) Одночасне вивільнення енергетичної хвилі, що несе енергію, що відповідає енергетичному проміжку між двома перехідними станами. Флуоресценція та теплова енергія виділяються таким чином.

Стимульована емісія

Це інший метод, при якому випромінювання відбувається при переході електрона від більш високого рівня енергії до нижчого рівня енергії або до основного стану. Однак, як випливає з назви, цей час випромінювання відбувається під впливом зовнішніх подразників, таких як зовнішнє електромагнітне поле. Коли електрон переходить з одного енергетичного стану в інший, він робить це через перехідний стан, який має дипольне поле і діє як малий диполь. Тому, коли під впливом зовнішнього електромагнітного поля ймовірність потрапляння електрона в перехідний стан збільшується.

Це справедливо і для поглинання, і для викидів. Коли електромагнітний стимул, такий як падаюча хвиля, передається через систему, електрони в рівні землі можуть легко коливатися і переходити в дипольний стан переходу, завдяки чому може відбутися перехід до більш високого енергетичного рівня. Так само, коли інцидентна хвиля проходить через систему, електрони, які вже перебувають у збуджених станах, які чекають спускання, можуть легко перейти у дипольний стан переходу у відповідь на зовнішню електромагнітну хвилю і звільнить свою зайву енергію, щоб спуститися до нижнього збудженого державний або основний стан. Коли це станеться, оскільки падаючий промінь не поглинається в цьому випадку, він також вийде із системи з щойно звільненими квантами енергії за рахунок переходу електрона на нижчий рівень енергії, вивільняючи енергетичний пакет відповідно до енергії розрив між відповідними державами. Тому стимульована емісія може проектуватися в три основні етапи; 1) Введення падаючої хвилі 2) Електрон у збудженому стані зводиться до нижчого збудженого або основного стану 3) Одночасне вивільнення енергетичної хвилі, що переносить енергію, що відповідає енергетичному зазору між двома перехідними станами разом із передачею падаюча балка. Принцип стимульованого випромінювання використовується при посиленні світла. Наприклад LASER технологія.

Яка різниця між спонтанною емісією та стимульованою емісією?

• Спонтанна емісія не потребує зовнішнього електромагнітного стимулу для вивільнення енергії, тоді як для стимульованої емісії потрібні зовнішні електромагнітні стимули для вивільнення енергії.

• Під час спонтанного випромінювання вивільняється лише одна енергетична хвиля, але під час стимульованої емісії виділяються дві енергетичні хвилі.

• Ймовірність виникнення стимульованої емісії вище, ніж ймовірність виникнення мимовільної емісії, оскільки зовнішні електромагнітні стимули збільшують ймовірність досягнення дипольного перехідного стану.

• Завдяки правильному відповідності енергетичних розривів та частот падаючої дії, стимульована емісія може бути використана для значного посилення падаючого променя випромінювання; враховуючи те, що це неможливо, коли відбувається спонтанне викид.