Forskellen mellem spontan og stimuleret emission

Spontan vs stimuleret emission

Emission refererer til emissionen af ​​energi i fotoner, når en elektron skifter mellem to forskellige energiniveauer. Karakteristisk består atomer, molekyler og andre kvantesystemer af mange energiniveau, der omgiver kernen. Elektroner befinder sig i disse elektronniveauer og passerer ofte mellem niveauer ved absorption og emission af energi. Når absorption finder sted, bevæger elektroner sig til en højere energitilstand kaldet en 'ophidset tilstand', og energiforholdet mellem de to niveauer er lig med den mængde energi, der absorberes. Ligeledes vil elektroner i de ophidsede tilstande ikke opholde sig der for evigt. Derfor kommer de ned til en lavere ophidset tilstand eller til jordniveauet ved at udsende den mængde energi, der matcher energigabet mellem de to overgangstilstande. Det antages, at disse energier absorberes og frigives i kvanta eller pakker af diskret energi.

Spontan emission

Dette er en metode, hvor emission finder sted, når en elektron overgår fra et højere energiniveau til et lavere energiniveau eller til jordtilstanden. Absorption er hyppigere end emission, da jordniveauet generelt er mere befolket end de ophidsede tilstande. Derfor har flere elektroner en tendens til at absorbere energi og begejstre sig selv. Men efter denne exciteringsproces, som nævnt ovenfor, kan elektroner ikke være i de ophidsede tilstande for evigt, da ethvert system favoriserer at være i en lavere energistabil tilstand snarere end at være i en ustabil tilstand med høj energi. Derfor er ophidsede elektroner tilbøjelige til at frigive deres energi og vende tilbage til jordniveauet. I en spontan emission sker denne emission uden tilstedeværelse af et eksternt stimulus / magnetfelt; deraf navnet spontant. Det er udelukkende et mål for at bringe systemet til en mere stabil tilstand.

Når der sker en spontan emission, når elektronovergange mellem de to energitilstander, frigives en energipakke, der matcher energigabet mellem de to tilstande, som en bølge. Derfor kan en spontan emission projiceres i to hovedtrin; 1) Elektron i en ophidset tilstand kommer ned til en lavere eksiteret tilstand eller jordtilstand 2) Den samtidige frigivelse af en energibølge, der bærer energi, der matcher energigabet mellem de to overgangstilstande. Fluorescens og termisk energi frigøres på denne måde.

Stimuleret emission

Dette er den anden metode, hvor emission finder sted, når en elektron overgår fra et højere energiniveau til et lavere energiniveau eller til jordtilstanden. Som navnet antyder finder emissionerne imidlertid sted under påvirkning af eksterne stimuli, såsom et eksternt elektromagnetisk felt. Når et elektron bevæger sig fra en energitilstand til en anden, gør det det gennem en overgangstilstand, der har et dipolfelt og fungerer som en lille dipol. Derfor øges sandsynligheden for at elektronet til at komme ind i overgangstilstanden under påvirkning af et eksternt elektromagnetisk felt.

Dette gælder både for absorption og emission. Når en elektromagnetisk stimulus, såsom en hændelsesbølge, ledes gennem systemet, kan elektroner i jordniveauet let svinge og komme til overgangsdipoltilstanden, hvor overgangen til et højere energiniveau kan finde sted. Ligeledes, når en hændelsesbølge passeres gennem systemet, kunne elektroner, der allerede er i ophidsede tilstande, der venter på at komme ned, let komme ind i overgangsdipoltilstanden som svar på den eksterne elektromagnetiske bølge og ville frigive sin overskydende energi til at komme ned til en lavere ophidset stat eller jordtilstand. Når dette sker, da den indfaldende stråle ikke absorberes i dette tilfælde, vil den også komme ud af systemet med det nyligt frigjorte energikvanta på grund af overgangen fra elektronet til et lavere energiniveau, der frigiver en energipakke til at matche energien fra kløften mellem de respektive stater. Derfor kan stimuleret emission projiceres i tre hovedtrin; 1) Indtræden af ​​hændelsesbølgen 2) Elektron i en ophidset tilstand kommer ned til en lavere ophidset tilstand eller jordtilstand 3) Samtidig frigivelse af en energibølge, der bærer energi, der matcher energigabet mellem de to overgangstilstande sammen med transmission af hændelsesbjælken. Princippet om stimuleret emission anvendes til forstærkning af lys. F.eks. LASER-teknologi.

Hvad er forskellen mellem spontan emission og stimuleret emission?

• Spontanemission kræver ikke en ekstern elektromagnetisk stimulus for at frigive energi, mens stimuleret emission kræver ekstern elektromagnetisk stimuli for at frigive energi.

• Under spontan emission frigives kun en energibølge, men under stimuleret emission frigives to energibølger.

• Sandsynligheden for, at stimuleret emission finder sted, er højere end sandsynligheden for, at spontan emission finder sted, når eksterne elektromagnetiske stimuli øger sandsynligheden for at nå dipolovergangstilstanden..

• Ved korrekt at matche energihuller og hændelsesfrekvenser kan stimuleret emission bruges til at forstærke den indfaldende strålingsstråle kraftigt; hvorimod dette ikke er muligt, når spontan emission finder sted.