Skillnad mellan spontan och stimulerad utsläpp

Spontan vs Stimulerad Utsläpp

Utsläpp hänvisar till utsläpp av energi i fotoner när en elektron övergår mellan två olika energinivåer. Karaktäristiskt består atomer, molekyler och andra kvantsystem av många energinivåer som omger kärnan. Elektroner bor i dessa elektronnivåer och övergår ofta mellan nivåer genom absorption och utsläpp av energi. När absorption sker sker elektronerna till ett högre energiläge som kallas ett "excited state", och energiklyftan mellan de två nivåerna är lika med den mängd energi som absorberas. På samma sätt kommer elektroner i de upphetsade staterna inte att ligga där inne för alltid. Därför kommer de ner till ett lägre upphetsat tillstånd eller till marknivå genom att ge ut den mängd energi som matchar energiklyftan mellan de två övergångsstaten. Man tror att dessa energier absorberas och släpps i kvant eller paket av diskret energi.

Spontan Utsläpp

Detta är en metod där utsläpp sker när en elektron övergår från en högre energinivå till en lägre energinivå eller till marktillståndet. Absorption är frekventare än utsläpp, eftersom marknivån är i allmänhet mer befolkade än de upphetsade tillstånden. Därför tenderar fler elektroner att absorbera energi och excitera sig själva. Men efter denna process av excitation, som nämnts ovan, kan elektroner inte vara i de upphetsade tillstånden för alltid eftersom något system gynnar att vara i ett lägre energistabilt tillstånd snarare än att vara i ett hög energibeständigt tillstånd. Därför tenderar glada elektroner att släppa ut sin energi och återvända tillbaka till marknivåerna. Vid en spontan emission sker denna utsläppsprocess utan närvaro av ett yttre stimulans / magnetfält; därmed namnet spontant. Det är enbart ett mått att få systemet till ett mer stabilt tillstånd.

När en spontan utsläpp uppträder, när elektronövergångarna mellan de två energistaten, släpps ett energipaket som matchar energiklyftan mellan de två tillstånden som en våg. Därför kan ett spontant utsläpp projiceras i två huvudsteg; 1) Elektron i ett exciterat tillstånd kommer ner till ett lägre upphetsat tillstånd eller marktillstånd 2) Samtidig frisättning av en energivågbärande energi som matchar energiklyftan mellan de två övergångsstaten. Fluorescens och termisk energi frigörs på detta sätt.

Stimulerad emission

Det här är den andra metoden där utsläpp sker när en elektron övergår från en högre energinivå till en lägre energinivå eller till marktillståndet. Emellertid, som namnet antyder, sker denna tidsutsläpp under påverkan av yttre stimuli såsom ett yttre elektromagnetiskt fält. När en elektron flyttar från ett energistat till en annan gör det det genom ett övergångstillstånd som har ett dipolfält och fungerar som en liten dipol. Därför, när det påverkas av ett yttre elektromagnetiskt fält, ökar sannolikheten för elektronen att gå in i övergångstillståndet.

Detta gäller både för absorption och utsläpp. När en elektromagnetisk stimulans, såsom en infallsvåg, passerar genom systemet kan elektroner i marknivå lätt oscillera och komma till övergångsdipoltillståndet, varigenom övergången till en högre energinivå kan äga rum. På samma sätt när en infallsvåg passerar genom systemet kan elektroner som redan är i exciterade tillstånd som väntar på att komma ner lätt kunna komma in i övergångsdipoltillståndet som svar på den yttre elektromagnetiska vågen och skulle släppa sin överflödiga energi för att komma ner till en lägre upphetsad statligt eller markerat tillstånd. När detta händer, eftersom infallstråden inte absorberas i det här fallet kommer den också att komma ut ur systemet med den nyligen släppta energikvantan på grund av övergången av elektronen till en lägre energinivå som frigör ett energipaket för att matcha energin hos klyftan mellan respektive stater. Därför kan stimulerad emission projiceras i tre huvudsteg; 1) Inmatning av infallsvågen 2) Elektron i ett exciterat tillstånd kommer ner till ett lägre exciterat tillstånd eller marktillstånd 3) Samtidig frisättning av en energivågbärande energi som matchar energiklyftan mellan de två övergångsstaten tillsammans med överföringen av den infallande strålen. Principen för stimulerad emission används i amplifiering av ljus. T.ex. LASER-teknik.

Vad är skillnaden mellan spontan emission och stimulerad utsläpp?

• Spontan emission kräver ingen extern elektromagnetisk stimulans för att frigöra energi, medan stimulerat utsläpp kräver externa elektromagnetiska stimuli för att frigöra energi.

• Vid spontan emission släpps endast en energibölja, men under stimulerad emission släpps två energivågor.

• Sannolikheten för att stimulerat utsläpp ska äga rum är högre än sannolikheten för att spontan emission kommer att ske eftersom externa elektromagnetiska stimuli ökar sannolikheten för att uppnå dipolövergångstillståndet.

• Genom att korrekt matcha energihålen och incidensfrekvenserna kan stimulerat utsläpp användas för att kraftigt förstärka den infallande strålningsstrålen; medan detta inte är möjligt när spontan utsläpp sker.