Spontaanne vs stimuleeritud emissioon
Emissioon viitab energia emissioonile footonites, kui elektron liigub kahe erineva energiataseme vahel. Iseloomulik on see, et aatomid, molekulid ja muud kvantsüsteemid koosnevad paljudest tuuma ümbritsevatest energiatasemetest. Elektronid asuvad nendel elektrontasemetel ja liiguvad sageli tasandite vahel energia neeldumise ja emissiooni teel. Kui neeldumine toimub, liiguvad elektronid kõrgema energiaga olekusse, mida nimetatakse ergastatud olekuks, ja energiavahe kahe taseme vahel võrdub neeldunud energia hulgaga. Samuti ei ela ergastatud olekus elektronid seal igavesti. Seetõttu langevad nad madalamale ergastatud olekule või maapinnale, eraldades energiahulga, mis vastab kahe üleminekuoleku energiavahele. Arvatakse, et need energiad neelduvad ja vabanevad diskreetse energia kvantites või pakettidena.
Spontaanneheide
See on üks meetod, mille puhul emissioon toimub siis, kui elektron läheb üle kõrgem alt energiatasemelt madalamale energiatasemele või põhiolekusse. Neeldumine on sagedasem kui emissioon, kuna maapinna tase on üldiselt rohkem asustatud kui ergastatud olekud. Seetõttu kipub rohkem elektrone energiat neelama ja end ergastama. Kuid pärast seda ergastusprotsessi, nagu eespool mainitud, ei saa elektronid olla igavesti ergastatud olekus, kuna iga süsteem eelistab olla madalama energiaga stabiilses olekus, mitte olla kõrge energiaga ebastabiilses olekus. Seetõttu kipuvad ergastatud elektronid oma energiat vabastama ja naasma maapinnale. Spontaanse emissiooni korral toimub see emissiooniprotsess ilma välise stiimuli/magnetvälja olemasoluta; sellest ka nimi spontaanne. See on ainult süsteemi stabiilsemasse olekusse viimise mõõt.
Spontaanse emissiooni korral elektronide üleminekul kahe energiaoleku vahel vabaneb energiapakett, mis vastab kahe oleku vahelisele energiavahele. Seetõttu saab spontaanset emissiooni prognoosida kahes põhietapis; 1) Ergastatud olekus elektron taandub madalamasse ergastatud olekusse või põhiolekusse. 2) Energialaine samaaegne vabanemine, mis kannab energiat, mis vastab kahe ülemineku oleku energiavahele. Sel viisil vabanevad fluorestsents ja soojusenergia.
Stimuleeritud emissioon
See on teine meetod, mille puhul toimub emissioon, kui elektron läheb üle kõrgem alt energiatasemelt madalamale energiatasemele või põhiolekusse. Kuid nagu nimigi ütleb, toimub seekord emissioon väliste stiimulite, näiteks välise elektromagnetvälja mõjul. Kui elektron liigub ühest energiaolekust teise, teeb ta seda üleminekuoleku kaudu, millel on dipoolväli ja mis toimib väikese dipoolina. Seetõttu suureneb välise elektromagnetvälja mõjul elektroni siirdeolekusse sisenemise tõenäosus.
See kehtib nii neeldumise kui ka emissiooni kohta. Kui elektromagnetiline stiimul, näiteks langev laine, lastakse süsteemist läbi, võivad maapinnal olevad elektronid kergesti võnkuda ja jõuda üleminekudipooli, mille käigus võib toimuda üleminek kõrgemale energiatasemele. Samamoodi, kui langev laine lastakse läbi süsteemi, võivad elektronid, mis on juba ergastatud olekus ja ootavad allatulekut, siseneda vastusena välisele elektromagnetlainele siirdedipoololekusse ja vabastavad selle üleliigse energia, et langeda madalamale ergastusele. olek või põhiolek. Kui see juhtub, siis kuna langev kiir sel juhul ei neeldu, väljub see ka süsteemist koos äsja vabanenud energiakvantiga elektroni ülemineku tõttu madalamale energiatasemele, vabastades energiapaketi, mis vastab lõhe vastavate olekute vahel. Seetõttu saab stimuleeritud emissiooni prognoosida kolmes põhietapis; 1) langeva laine sisenemine 2) ergastatud olekus elektron langeb madalamasse ergastatud olekusse või põhiolekusse 3) energialaine samaaegne vabanemine, mis kannab energiat, mis vastab kahe ülemineku oleku energiavahele koos langev kiir. Valguse võimendamisel kasutatakse stimuleeritud emissiooni põhimõtet. Nt. LASER-tehnoloogia.
Mis vahe on spontaanse emissiooni ja stimuleeritud emissiooni vahel?
• Spontaanne emissioon ei vaja energia vabastamiseks välist elektromagnetilist stiimulit, samas kui stimuleeritud emissioon nõuab energia vabastamiseks väliseid elektromagnetilisi stiimuleid.
• Spontaanse emissiooni ajal eraldub ainult üks energialaine, stimuleeritud emissiooni ajal aga kaks energialainet.
• Stimuleeritud emissiooni tekkimise tõenäosus on suurem kui spontaanse emissiooni toimumise tõenäosus, kuna välised elektromagnetilised stiimulid suurendavad dipooli siirdeseisundi saavutamise tõenäosust.
• Energiavahede ja langemissageduste õige sobitamise abil saab stimuleeritud emissiooni kasutada langeva kiirguskiire oluliseks võimendamiseks; arvestades, et see ei ole spontaanse emissiooni korral võimalik.
