Rozdíl mezi spontánními a stimulovanými emisemi

Spontánní vs stimulované emise

Emise označuje emise energie ve fotonech, když elektron přechází mezi dvěma různými úrovněmi energie. Atomy, molekuly a další kvantové systémy se typicky skládají z mnoha energetických úrovní obklopujících jádro. Elektrony spočívají v těchto hladinách elektronů a často přecházejí mezi úrovněmi absorpcí a emisemi energie. Když dojde k absorpci, elektrony se přesunou do vyššího energetického stavu zvaného „vzrušený stav“ a energetická mezera mezi dvěma úrovněmi se rovná množství absorbované energie. Podobně ani elektrony ve vzrušených státech tam nebudou navždy zůstat. Proto klesají do nižšího vzrušeného stavu nebo do úrovně země tím, že emitují množství energie, které odpovídá energetické mezeře mezi dvěma stavy přechodu. Předpokládá se, že tyto energie jsou absorbovány a uvolňovány v quantě nebo paketech diskrétní energie.

Spontánní emise

Toto je jeden způsob, ve kterém k emisi dochází, když elektron přechází z vyšší energetické úrovně na nižší energetickou úroveň nebo do základního stavu. Absorpce je častější než emise, protože úroveň země je obecně obydlenější než vzrušené stavy. Proto více elektronů má tendenci absorbovat energii a vzrušovat se. Ale po tomto procesu excitace, jak je uvedeno výše, nemohou být elektrony navždy ve vzrušených stavech, protože jakýkoli systém dává přednost tomu, aby byl ve stavu s nižší energetickou stabilitou, než aby byl v nestabilním stavu s vysokou energií. Vzrušené elektrony mají proto tendenci uvolňovat energii a vrátit se zpět na úroveň země. Při spontánní emisi se tento emisní proces děje bez přítomnosti vnějšího stimulu / magnetického pole; odtud název spontánní. Jde pouze o opatření, jak uvést systém do stabilnějšího stavu.

Když dojde k spontánní emisi, jak elektron přechází mezi dvěma energetickými stavy, je jako vlna uvolňován energetický paket, který odpovídá energetické mezeře mezi dvěma stavy. Proto může být spontánní emise promítnuta ve dvou hlavních krocích; 1) Elektron v excitovaném stavu sestupuje do dolního excitovaného stavu nebo do základního stavu. 2) Současné uvolnění energetické vlny nesoucí energii, která odpovídá energetické mezeře mezi dvěma přechodnými stavy. Tímto způsobem se uvolňuje fluorescence a tepelná energie.

Stimulované emise

Toto je další metoda, ve které k emisi dochází, když elektron přechází z vyšší energetické úrovně na nižší energetickou úroveň nebo do základního stavu. Jak však název napovídá, k této emisi času dochází pod vlivem vnějších podnětů, jako je vnější elektromagnetické pole. Když se elektron pohybuje z jednoho energetického stavu do druhého, činí tak přechodným stavem, který má dipólové pole a působí jako malý dipól. Proto, když je pod vlivem vnějšího elektromagnetického pole zvýšena pravděpodobnost elektronů vstoupit do přechodného stavu.

To platí jak pro absorpci, tak pro emise. Když prochází elektromagnetický stimul, jako je dopadající vlna, systémem, elektrony v úrovni země se mohou snadno oscilovat a dojít k přechodnému dipólovému stavu, čímž by mohlo dojít k přechodu na vyšší energetickou úroveň. Podobně, když prochází dopadající vlna systémem, elektrony, které jsou již ve vzrušených stavech čekajících na sestup, by mohly snadno vstoupit do přechodového dipólového stavu v reakci na vnější elektromagnetickou vlnu a uvolnit přebytečnou energii, aby sestoupily na nižší vzrušený stav stav nebo základní stav. Když k tomu dojde, protože dopadající paprsek se v tomto případě neabsorbuje, vyjde také ze systému s nově uvolněnou energetickou kvantou v důsledku přechodu elektronu na nižší energetickou úroveň uvolňující energetický paket, aby odpovídal energii energie mezera mezi jednotlivými státy. Stimulované emise lze proto promítnout do tří hlavních kroků; 1) Zadání dopadající vlny 2) Elektron v excitovaném stavu klesne na nižší excitovaný stav nebo zemní stav 3) Současné uvolnění energetické vlny nesoucí energii, která odpovídá energetické mezeře mezi dvěma přechodnými stavy spolu s přenosem dopadající paprsek. Při zesílení světla se používá princip stimulované emise. Např. LASEROVÁ technologie.

Jaký je rozdíl mezi spontánními emisemi a stimulovanými emisemi?

• Spontánní emise nevyžaduje externí elektromagnetický stimul k uvolnění energie, zatímco stimulovaná emise vyžaduje externí elektromagnetický stimul k uvolnění energie.

• Během spontánní emise se uvolní pouze jedna energetická vlna, ale během stimulované emise se uvolní dvě energetické vlny.

• Pravděpodobnost stimulované emise je vyšší než pravděpodobnost spontánní emise, protože externí elektromagnetické podněty zvyšují pravděpodobnost dosažení dipólového přechodového stavu.

• Správným přizpůsobením energetických mezer a frekvencí dopadu lze stimulovanou emisi použít k výraznému zesílení dopadajícího paprsku záření; zatímco to není možné, když dojde k spontánní emisi.