Forskel mellem spontan og stimuleret emission | Spontan emission vs stimuleret emission
Spontan vs Stimulated Emission
Emission refererer til emissionen af energi i fotoner, når en elektron overgår mellem to forskellige energiniveauer. Karakteristisk er atomer, molekyler og andre kvantesystemer lavet af mange energiniveauer omkring kernen. Elektroner bor i disse elektronniveauer og overfører ofte mellem niveauer ved absorption og emission af energi. Når absorptionen finder sted, flyttes elektronerne til en højere energitilstand kaldet en "ophidset tilstand", og energiforbruget mellem de to niveauer er lig med mængden af absorberet energi. Ligeledes vil elektroner i de ophidsede stater ikke blive der for evigt. Derfor kommer de ned til en lavere ophidset tilstand eller til grundniveauet ved at udstede den mængde energi, der matcher energikløften mellem de to overgangslande. Det menes at disse energier absorberes og frigives i kvanter 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 grundniveauet generelt er mere befolket end de ophidsede stater. Derfor har flere elektroner en tendens til at absorbere energi og ophidses selv. Men efter denne eksiteringsfremgangsmåde kan elektroner som nævnt ikke være i de ophidsede stater for altid, da ethvert system favoriserer at være i en lavere energistabil tilstand snarere end at være i en høj energi-ustabil tilstand. Derfor har spændte elektroner en tendens til at frigive deres energi og vende tilbage til jorden. I en spontan emission sker denne emissionsproces uden tilstedeværelse af et eksternt stimulus / magnetfelt; dermed navnet spontant. Det er udelukkende et mål at bringe systemet til en mere stabil tilstand.
Når en spontan emission forekommer, som elektronovergangerne mellem de to energitilstand, frigives en energipakke, der svarer til energikløften mellem de to stater, som en bølge. Derfor kan en spontan emission projiceres i to hovedtrin; 1) Elektron i en ophidset tilstand kommer ned til en lavere ophidset tilstand eller jordtilstand 2) Samtidig frigivelse af en energibølge, der bærer energi, der svarer til energiforbruget mellem de to overgangsstater. Fluorescens og termisk energi frigives 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. Men som navnet antyder, finder denne tidsemission sted under påvirkning af eksterne stimuli såsom et eksternt elektromagnetisk felt. Når en elektron bevæger sig fra en energitilstand til en anden, gør den det gennem en overgangstilstand, der besidder et dipolfelt og virker som en lille dipol. Derfor, når under påvirkning af et eksternt elektromagnetisk felt, øges sandsynligheden for elektronen for at komme ind i overgangstilstanden.
Dette gælder både for absorption og emission. Når en elektromagnetisk stimulus, såsom en hændelsesbølge, føres gennem systemet, kan elektroner i jordoverfladen let svinge og komme til overgangsdipolstilstanden, hvorved overgangen til et højere energiniveau kan finde sted. Ligeledes kan elektroner, der allerede er i ophidsede stater, og som venter på at komme ned, nemt komme ind i overgangsdipoletilstanden som reaktion på den eksterne elektromagnetiske bølge og frigøre sin overskydende energi for at komme ned til en lavere spænding tilstand eller jord tilstand. Når dette sker, vil det også komme ud af systemet med den nyligt frigivne energiekvant som følge af overgangen af elektronen til et lavere energiniveau, der frigiver en energipakke for at matche energien af kløften mellem de respektive stater. Derfor kan stimuleret emission projiceres i tre hovedtrin; 1) Indtastning af indfaldsvinklen 2) Elektron i en ophidset tilstand kommer ned til en lavere ophidset tilstand eller jordtilstand 3) Samtidig frigivelse af en energibølgebærende energi, der matcher energikløften mellem de to overgangsstater sammen med transmissionen af indfaldsstrålen. Princippet om stimuleret emission anvendes i forstærkning af lys. F.eks. LASER teknologi.
Hvad er forskellen mellem spontan emission og stimuleret emission?
• Spontan emission kræver ikke en ekstern elektromagnetisk stimulus til at frigøre energi, mens stimuleret emission kræver eksterne elektromagnetiske stimuli for at frigive energi.
• Under spontan emission frigives kun en energibølge, men under stimuleret emission frigives to energibølger.
• Sandsynligheden for, at stimuleret emission vil finde sted, er højere end sandsynligheden for, at spontan emission vil finde sted, da eksterne elektromagnetiske stimuli øger sandsynligheden for at opnå dipolovergangstilstanden.
• Ved korrekt matchning af energiforbruget og hændelsesfrekvenserne kan stimuleret emission bruges til at forstærke den hidtidige strålingsstråle kraftigt. mens dette ikke er muligt, når spontan emission foregår.
