Спонтанно срещу стимулирано излъчване
Излъчването се отнася до излъчването на енергия във фотони, когато един електрон преминава между две различни енергийни нива. Характерно е, че атомите, молекулите и другите квантови системи са изградени от много енергийни нива, обграждащи ядрото. Електроните се намират в тези електронни нива и често преминават между нивата чрез абсорбиране и излъчване на енергия. Когато се извърши абсорбция, електроните преминават към по-високо енергийно състояние, наречено „възбудено състояние“, а енергийната празнина между двете нива е равна на количеството абсорбирана енергия. По същия начин електроните във възбудени състояния няма да останат там завинаги. Следователно те се спускат до по-ниско възбудено състояние или до основното ниво, като излъчват количеството енергия, което съответства на енергийната празнина между двете състояния на преход. Смята се, че тези енергии се абсорбират и освобождават в кванти или пакети от дискретна енергия.
Спонтанно излъчване
Това е един метод, при който емисия се извършва, когато електрон преминава от по-високо енергийно ниво към по-ниско енергийно ниво или към основно състояние. Абсорбцията е по-честа от излъчването, тъй като нивото на земята обикновено е по-населено от възбудените състояния. Следователно повече електрони са склонни да абсорбират енергия и да се възбуждат. Но след този процес на възбуждане, както беше споменато по-горе, електроните не могат да бъдат във възбудени състояния завинаги, тъй като всяка система предпочита да бъде в по-ниско енергийно стабилно състояние, вместо да бъде във високоенергийно нестабилно състояние. Следователно, възбудените електрони са склонни да освободят енергията си и да се върнат обратно към нивата на земята. При спонтанно излъчване този процес на излъчване се случва без наличието на външен стимул/магнитно поле; оттук и името спонтанен. Това е единствено мярка за привеждане на системата в по-стабилно състояние.
Когато възникне спонтанно излъчване, докато електронът преминава между двете енергийни състояния, енергиен пакет, съответстващ на енергийната празнина между двете състояния, се освобождава като вълна. Следователно спонтанното излъчване може да бъде проектирано в две основни стъпки; 1) Електронът във възбудено състояние преминава в по-ниско възбудено състояние или основно състояние 2) Едновременното освобождаване на енергийна вълна, носеща енергия, която съответства на енергийната празнина между двете преходни състояния. По този начин се освобождават флуоресценция и топлинна енергия.
Стимулирана емисия
Това е другият метод, при който се получава излъчване, когато електрон преминава от по-високо енергийно ниво към по-ниско енергийно ниво или към основно състояние. Въпреки това, както подсказва името, това времево излъчване се осъществява под въздействието на външни стимули като външно електромагнитно поле. Когато един електрон преминава от едно енергийно състояние в друго, той го прави чрез преходно състояние, което притежава диполно поле и действа като малък дипол. Следователно, когато е под въздействието на външно електромагнитно поле, вероятността електронът да влезе в преходно състояние се увеличава.
Това е вярно както за абсорбцията, така и за емисиите. Когато електромагнитен стимул, като падаща вълна, премине през системата, електроните в основното ниво могат лесно да осцилират и да достигнат до преходно диполно състояние, при което може да се осъществи преходът към по-високо енергийно ниво. По същия начин, когато падаща вълна премине през системата, електроните, които вече са във възбудени състояния и чакат да слязат, могат лесно да навлязат в преходно диполно състояние в отговор на външната електромагнитна вълна и биха освободили излишната си енергия, за да слязат до по-ниско възбудено състояние състояние или основно състояние. Когато това се случи, тъй като в този случай падащият лъч не се абсорбира, той също ще излезе от системата с новоосвободените енергийни кванти поради прехода на електрона към по-ниско енергийно ниво, освобождавайки енергиен пакет, който да съответства на енергията на разликата между съответните държави. Следователно, стимулираната емисия може да се проектира в три основни стъпки; 1) Навлизане на падаща вълна 2) Електронът във възбудено състояние се спуска до по-ниско възбудено състояние или основно състояние 3) Едновременното освобождаване на енергийна вълна, носеща енергия, която съответства на енергийната празнина между двете преходни състояния заедно с предаването на падащия лъч. При усилването на светлината се използва принципът на стимулираното излъчване. напр. ЛАЗЕРНА технология.
Каква е разликата между спонтанно излъчване и стимулирано излъчване?
• Спонтанното излъчване не изисква външен електромагнитен стимул за освобождаване на енергия, докато стимулираното излъчване изисква външни електромагнитни стимули за освобождаване на енергия.
• По време на спонтанно излъчване се освобождава само една енергийна вълна, но по време на стимулирано излъчване се освобождават две енергийни вълни.
• Вероятността за възникване на стимулирано излъчване е по-висока от вероятността за възникване на спонтанно излъчване, тъй като външните електромагнитни стимули увеличават вероятността за постигане на състояние на диполен преход.
• Чрез правилно съпоставяне на енергийните пропуски и падащите честоти, стимулираната емисия може да се използва за значително усилване на падащия радиационен лъч; докато това не е възможно, когато има спонтанно излъчване.
