Spontāna un stimulēta emisija
Emisija attiecas uz enerģijas emisiju fotonos, kad elektrons pāriet starp diviem dažādiem enerģijas līmeņiem. Raksturīgi, ka atomus, molekulas un citas kvantu sistēmas veido daudzi enerģijas līmeņi, kas ieskauj kodolu. Elektroni atrodas šajos elektronu līmeņos un bieži vien pārvietojas starp līmeņiem, absorbējot un emitējot enerģiju. Kad notiek absorbcija, elektroni pāriet uz augstāku enerģijas stāvokli, ko sauc par “ierosinātu stāvokli”, un enerģijas plaisa starp abiem līmeņiem ir vienāda ar absorbētās enerģijas daudzumu. Tāpat elektroni ierosinātajos stāvokļos nedzīvos tur mūžīgi. Tāpēc viņi nonāk zemākā ierosmes stāvoklī vai zemes līmenī, izstarojot enerģijas daudzumu, kas atbilst enerģijas spraugai starp abiem pārejas stāvokļiem. Tiek uzskatīts, ka šīs enerģijas absorbē un atbrīvo atsevišķās enerģijas kvantos vai paketēs.
Spontāna emisija
Šī ir viena metode, kurā emisija notiek, kad elektrons pāriet no augstāka enerģijas līmeņa uz zemāku enerģijas līmeni vai uz pamatstāvokli. Absorbcija notiek biežāk nekā emisija, jo zemes līmenis parasti ir vairāk apdzīvots nekā ierosinātie stāvokļi. Tāpēc vairāk elektronu mēdz absorbēt enerģiju un satraukt sevi. Bet pēc šī ierosmes procesa, kā minēts iepriekš, elektroni nevar būt uz visiem laikiem uzbudinātajos stāvokļos, jo jebkura sistēma dod priekšroku tam, ka tā atrodas zemākas enerģijas stabilā stāvoklī, nevis atrodas nestabilā augstas enerģijas stāvoklī. Tāpēc satrauktie elektroni mēdz atbrīvot savu enerģiju un atgriezties zemes līmeņos. Spontānas emisijas gadījumā šis emisijas process notiek bez ārēja stimula / magnētiskā lauka klātbūtnes; tāpēc nosaukums spontāns. Tas ir tikai pasākums, kā panākt sistēmas stabilāku stāvokli.
Kad notiek spontāna emisija, elektronam pārejot starp diviem enerģijas stāvokļiem, enerģijas pakete, kas atbilst enerģijas spraugai starp abiem stāvokļiem, tiek izlaista kā vilnis. Tāpēc spontānu emisiju var prognozēt divos galvenajos posmos; 1) Elektrons ierosinātā stāvoklī nonāk zemākā ierosinātā stāvoklī vai pamatstāvoklī 2) Vienlaicīga enerģijas viļņa atbrīvošana, kas ved enerģiju, kas atbilst enerģijas spraugai starp diviem pārejas stāvokļiem. Šādā veidā tiek atbrīvota fluorescence un siltuma enerģija.
Stimulēta emisija
Šī ir otra metode, kurā notiek emisija, kad elektrons pāriet no augstāka enerģijas līmeņa uz zemāku enerģijas līmeni vai uz pamatstāvokli. Tomēr, kā norāda nosaukums, šoreiz emisija notiek ārējo stimulu, piemēram, ārējā elektromagnētiskā lauka ietekmē. Kad elektrons pāriet no viena enerģijas stāvokļa uz citu, tas tiek darīts caur pārejas stāvokli, kuram piemīt dipola lauks un kas darbojas kā mazs dipols. Tāpēc, atrodoties ārēja elektromagnētiskā lauka ietekmē, palielinās elektrona varbūtība iekļūt pārejas stāvoklī.
Tas attiecas gan uz absorbciju, gan uz emisiju. Kad caur sistēmu tiek izvadīts elektromagnētiskais stimuls, piemēram, krītošais vilnis, zemes līmeņa elektroni var viegli svārstīties un nonākt pārejas dipola stāvoklī, kurā varētu notikt pāreja uz augstāku enerģijas līmeni. Tāpat, kad caur sistēmu tiek izlaists krītošais vilnis, elektroni, kas jau ir ierosinātos stāvokļos, gaida nokāpi, var viegli iekļūt pārejas dipola stāvoklī, reaģējot uz ārējo elektromagnētisko viļņu, un atbrīvotu tā lieko enerģiju, lai nonāktu zemāk uzbudinātā stāvoklī valsts vai pamatstāvoklis. Kad tas notiek, tā kā krītošais stars šajā gadījumā netiek absorbēts,tas arī iznāks no sistēmas ar tikko atbrīvoto enerģijas kvantu sakarā ar elektrona pāreju uz zemāku enerģijas līmeni, atbrīvojot enerģijas paketi, lai tā atbilstu starpību starp attiecīgajiem stāvokļiem. Tāpēc stimulēto emisiju var prognozēt trīs galvenajos posmos; 1) Krītošā viļņa ievadīšana 2) Elektrons ierosinātā stāvoklī nonāk zemākā ierosinātā stāvoklī vai pamatstāvoklī krītošais stars. Stimulētās emisijas princips tiek izmantots gaismas pastiprināšanā. Piemēram, LASER tehnoloģija.1) Ienākošā viļņa ievadīšana 2) Elektrons ierosinātā stāvoklī nonāk zemākā ierosinātā stāvoklī vai pamatstāvoklī krītošais stars. Stimulētās emisijas princips tiek izmantots gaismas pastiprināšanā. Piemēram, LASER tehnoloģija.1) Krītošā viļņa ievadīšana 2) Elektrons ierosinātā stāvoklī nonāk zemākā ierosinātā stāvoklī vai pamatstāvoklī 3) Vienlaicīga enerģijas viļņa atbrīvošana, kas pārvadā enerģiju, kas atbilst enerģijas spraugai starp diviem pārejošajiem stāvokļiem kopā ar krītošais stars. Stimulētās emisijas princips tiek izmantots gaismas pastiprināšanā. Piemēram, LASER tehnoloģija.
Kāda ir atšķirība starp spontānu emisiju un stimulētu emisiju?
• Spontānai emisijai enerģijas atbrīvošanai nav nepieciešams ārējs elektromagnētiskais stimuls, turpretim stimulētajai emisijai enerģijas atbrīvošanai ir nepieciešami ārējie elektromagnētiskie stimuli.
• Spontānas emisijas laikā tiek atbrīvots tikai viens enerģijas vilnis, bet stimulētās emisijas laikā tiek atbrīvoti divi enerģijas viļņi.
• Stimulētās emisijas iespējamība ir lielāka nekā spontānas emisijas iespējamība, jo ārējie elektromagnētiskie stimuli palielina varbūtību sasniegt dipola pārejas stāvokli.
• Pareizi saskaņojot enerģijas spraugas un krītošās frekvences, stimulēto emisiju var izmantot, lai ievērojami pastiprinātu krītošo radiācijas staru; tā kā tas nav iespējams, ja notiek spontāna emisija.
