Spontaniškas prieš stimuliuojamą emisiją
Emisija reiškia energijos išskyrimą fotonuose, kai elektronas pereina tarp dviejų skirtingų energijos lygių. Būdinga tai, kad atomai, molekulės ir kitos kvantinės sistemos yra sudarytos iš daugelio branduolį supančių energijos lygių. Elektronai gyvena šiuose elektronų lygiuose ir dažnai pereina tarp lygių sugerdami ir išspindėdami energiją. Kai įvyksta absorbcija, elektronai pereina į aukštesnės energijos būseną, vadinamą „sužadinta būsena“, o energijos tarpas tarp dviejų lygių yra lygus sugertos energijos kiekiui. Taip pat elektronai sužadintoje būsenoje negyvens ten amžinai. Todėl jie patenka į žemesnę sužadinimo būseną arba į žemės lygį, išskirdami energijos kiekį, atitinkantį energijos tarpą tarp dviejų pereinamojo laikotarpio būsenų. Manoma, kad šios energijos yra sugeriamos ir išleidžiamos kvantais arba atskiros energijos paketais.
Spontaniška emisija
Tai yra vienas iš metodų, kai emisija vyksta, kai elektronas pereina iš aukštesnio energijos lygio į žemesnį energijos lygį arba į pagrindinę būseną. Absorbcija yra dažnesnė nei emisija, nes žemės lygis paprastai yra labiau apgyvendintas nei sužadintos būsenos. Todėl daugiau elektronų yra linkę sugerti energiją ir sužadinti save. Tačiau po šio sužadinimo proceso, kaip minėta aukščiau, elektronai negali amžinai būti sužadintos būsenos, nes bet kuri sistema teikia pirmenybę žemesnės energijos stabilumo būsenai, o ne didelės energijos nestabilumui. Todėl sužadinti elektronai linkę išlaisvinti savo energiją ir grįžti atgal į žemės lygį. Spontaniškos emisijos atveju šis emisijos procesas vyksta be išorinio dirgiklio / magnetinio lauko; taigi ir pavadinimas spontaniškas. Tai tik priemonė, padedanti sistemai užtikrinti stabilesnę būseną.
Kai vyksta spontaniška emisija, kai elektronai pereina tarp dviejų energijos būsenų, energijos paketas, atitinkantis energijos tarpą tarp dviejų būsenų, išleidžiamas kaip banga. Todėl spontanišką emisiją galima numatyti dviem pagrindiniais etapais; 1) Sužadintos būsenos elektronas pereina į žemesnę sužadinimo būseną arba pagrindinę būseną. 2) Vienu metu išleidžiama energijos banga, nešanti energiją, atitinkančią energijos tarpą tarp dviejų pereinamųjų būsenų. Tokiu būdu išsiskiria fluorescencija ir šiluminė energija.
Stimuliuojama emisija
Tai kitas metodas, kai emisija vyksta, kai elektronas pereina iš aukštesnio energijos lygio į žemesnį energijos lygį arba į pagrindinę būseną. Tačiau, kaip rodo pavadinimas, šį kartą emisija vyksta veikiant išoriniams dirgikliams, tokiems kaip išorinis elektromagnetinis laukas. Kai elektronas pereina iš vienos energijos būsenos į kitą, jis tai daro per pereinamąją būseną, kuri turi dipolio lauką ir veikia kaip mažas dipolis. Todėl, veikiant išoriniam elektromagnetiniam laukui, padidėja tikimybė, kad elektronas pateks į pereinamąją būseną.
Tai galioja ir absorbcijai, ir emisijai. Kai elektromagnetinis dirgiklis, pavyzdžiui, krintanti banga, praeina per sistemą, žemės lygyje esantys elektronai gali lengvai svyruoti ir patekti į pereinamojo dipolio būseną, dėl kurios gali įvykti perėjimas į aukštesnį energijos lygį. Panašiai, kai krintanti banga praeina per sistemą, elektronai, kurie jau yra sužadintos būsenos ir laukia, kol nusileis, gali lengvai patekti į pereinamojo dipolio būseną, reaguodami į išorinę elektromagnetinę bangą ir išleisti jos energijos perteklių, kad sumažėtų iki žemesnio sužadinimo. būsena arba pagrindinė būsena. Kai taip atsitiks, kadangi krintantis spindulys šiuo atveju nėra sugertas, jis taip pat išeis iš sistemos su naujai išleistais energijos kvantais dėl elektrono perėjimo į žemesnį energijos lygį, išskirdamas energijos paketą, atitinkantį atotrūkis tarp atitinkamų valstybių. Todėl skatinamą emisiją galima numatyti trimis pagrindiniais etapais; 1) krintančios bangos patekimas 2) sužadinimo būsenos elektronas nusileidžia į žemesnę sužadinimo būseną arba pagrindinę būseną. 3) Vienu metu išleidžiama energijos banga, nešanti energiją, atitinkančią energijos tarpą tarp dviejų pereinamųjų būsenų, kartu perduodant krintantis spindulys. Stiprinant šviesą naudojamas stimuliuojamos emisijos principas. Pvz. LASER technologija.
Kuo skiriasi spontaniška ir stimuliuojama emisija?
• Savaiminiam spinduliavimui nereikia išorinio elektromagnetinio dirgiklio, kad išskirtų energiją, o stimuliuojamai spinduliuotei reikia išorinių elektromagnetinių dirgiklių, kad išskirtų energiją.
• Spontaniškos emisijos metu išsiskiria tik viena energijos banga, bet stimuliuojamos emisijos metu išleidžiamos dvi energijos bangos.
• Tikimybė, kad įvyks stimuliuojama emisija, yra didesnė už spontaniškos emisijos tikimybę, nes išoriniai elektromagnetiniai dirgikliai padidina tikimybę pasiekti dipolio perėjimo būseną.
• Tinkamai suderinus energijos spragas ir kritimo dažnius, stimuliuojama spinduliuotė gali būti naudojama krintančios spinduliuotės spinduliui labai sustiprinti; kadangi tai neįmanoma, kai vyksta spontaniška emisija.
