Spontana proti stimulirani emisiji
Emisija se nanaša na emisijo energije v fotonih, ko elektron prehaja med dvema različnima nivojema energije. Značilno je, da so atomi, molekule in drugi kvantni sistemi sestavljeni iz številnih energijskih ravni, ki obdajajo jedro. Elektroni se nahajajo na teh ravneh elektronov in pogosto prehajajo med ravnemi z absorpcijo in emisijo energije. Ko pride do absorpcije, se elektroni premaknejo v višje energijsko stanje, imenovano "vzbujeno stanje", energijska vrzel med obema nivojema pa je enaka količini absorbirane energije. Prav tako elektroni v vzbujenih stanjih ne bodo večno tam. Zato se spustijo v nižje vzbujeno stanje ali na nivo tal z oddajanjem količine energije, ki ustreza energijski vrzeli med obema prehodnima stanjema. Menijo, da se te energije absorbirajo in sproščajo v kvantih ali paketih diskretne energije.
Spontana emisija
To je ena od metod, pri kateri pride do emisije, ko elektron preide z višje energijske ravni na nižjo energijsko raven ali v osnovno stanje. Absorpcija je pogostejša od emisije, saj je nivo tal na splošno bolj poseljen kot vzbujena stanja. Zato več elektronov absorbira energijo in se vzbuja. Toda po tem procesu vzbujanja, kot je omenjeno zgoraj, elektroni ne morejo biti večno v vzbujenih stanjih, saj je kateri koli sistem raje v nizkoenergijsko stabilnem stanju kot v visokoenergijsko nestabilnem stanju. Zato vzbujeni elektroni ponavadi sprostijo svojo energijo in se vrnejo nazaj na nivoje tal. Pri spontani emisiji se ta proces emisije zgodi brez prisotnosti zunanjega dražljaja/magnetnega polja; od tod tudi ime spontano. Je izključno ukrep za spravljanje sistema v bolj stabilno stanje.
Ko pride do spontane emisije, ko elektron prehaja med dvema energijskima stanjema, se energetski paket, ki ustreza energijski vrzeli med obema stanjema, sprosti kot val. Zato lahko spontano emisijo projiciramo v dveh glavnih korakih; 1) Elektron v vzbujenem stanju preide v nižje vzbujeno stanje ali osnovno stanje 2) Istočasno sproščanje energijskega vala, ki prenaša energijo, ki se ujema z energijsko vrzeljo med dvema prehodnima stanjema. Na ta način se sproščata fluorescenca in toplotna energija.
Stimulirana emisija
To je druga metoda, pri kateri do emisije pride, ko elektron preide iz višje energijske ravni na nižjo energijsko raven ali v osnovno stanje. Vendar, kot že ime pove, ta časovna emisija poteka pod vplivom zunanjih dražljajev, kot je zunanje elektromagnetno polje. Ko se elektron premakne iz enega energetskega stanja v drugega, to stori skozi prehodno stanje, ki ima dipolno polje in deluje kot majhen dipol. Zato je pod vplivom zunanjega elektromagnetnega polja verjetnost, da elektron preide v prehodno stanje, povečana.
To velja tako za absorpcijo kot za emisijo. Ko elektromagnetni dražljaj, kot je vpadni val, preide skozi sistem, lahko elektroni v osnovni ravni zlahka zanihajo in pridejo v prehodno dipolno stanje, pri čemer lahko pride do prehoda na višjo energijsko raven. Podobno lahko, ko vpadni val preide skozi sistem, elektroni, ki so že v vzbujenih stanjih in čakajo, da se spustijo, kot odziv na zunanje elektromagnetno valovanje zlahka preidejo v prehodno dipolno stanje in sprostijo svojo odvečno energijo, da se spustijo v nižje vzbujeno stanje. stanje ali osnovno stanje. Ko se to zgodi, ker se vpadni žarek v tem primeru ne absorbira, bo prav tako izstopil iz sistema z novo sproščenimi energijskimi kvanti zaradi prehoda elektrona na nižjo energijsko raven, pri čemer se sprosti energijski paket, ki se ujema z energijo vrzel med posameznimi državami. Zato lahko stimulirano emisijo projiciramo v treh glavnih korakih; 1) Vstop vpadnega vala 2) Elektron v vzbujenem stanju se spusti v nižje vzbujeno stanje ali osnovno stanje 3) Istočasno sproščanje energijskega vala, ki prenaša energijo, ki ustreza energijski vrzeli med dvema prehodnima stanjema skupaj s prenosom vpadni žarek. Pri ojačanju svetlobe se uporablja princip stimulirane emisije. Npr. LASER tehnologija.
Kakšna je razlika med spontano in stimulirano emisijo?
• Spontana emisija ne zahteva zunanjega elektromagnetnega dražljaja za sprostitev energije, medtem ko stimulirana emisija zahteva zunanje elektromagnetne dražljaje za sprostitev energije.
• Med spontano emisijo se sprosti le en energijski val, med stimulirano emisijo pa dva.
• Verjetnost, da bo prišlo do stimulirane emisije, je večja od verjetnosti, da bo prišlo do spontane emisije, saj zunanji elektromagnetni dražljaji povečajo verjetnost za doseganje dipolnega prehodnega stanja.
• S pravilnim usklajevanjem energijskih vrzeli in vpadnih frekvenc se lahko stimulirana emisija uporabi za močno ojačanje vpadnega žarka sevanja; medtem ko to ni mogoče, če pride do spontane emisije.
