Spontana vs spodbujena emisija
Emisija se nanaša na emisijo energije v fotonih, ko elektron prehaja med dvema različnima nivojema energije. Značilno je, da so atomi, molekule in drugi kvantni sistemi sestavljeni iz številnih nivojev energije, ki obdajajo jedro. V teh nivojih elektronov prebivajo elektroni, ki pogosto absorbirajo in oddajajo energijo med nivoji. Ko pride do absorpcije, se elektroni premaknejo v višje energijsko stanje, imenovano 'vzbujeno stanje', energijska vrzel med obema nivojema pa je enaka količini absorbirane energije. Tudi elektroni v vzbujenih stanjih ne bodo tam za vedno. Zato se spustijo v nižje vzbujeno stanje ali na nivo tal, tako da oddajo količino energije, ki ustreza energetski vrzeli med obema prehodnima stanjem. Menijo, da se te energije absorbirajo in sprostijo v kvantih ali paketih diskretne energije.
Spontana emisija
To je ena metoda, pri kateri pride do emisije, ko elektron prehaja z višje ravni energije na nižjo raven energije ali v osnovno stanje. Absorpcija je pogostejša od emisije, saj je tlo na splošno bolj poseljeno kot vzburjena stanja. Zato več elektronov ponavadi absorbira energijo in se vzbudi. Toda po tem procesu vzbujanja, kot smo že omenili, elektroni ne morejo večno biti v vzbujenem stanju, saj ima kateri koli sistem prednost, da je v nižje energetsko stabilnem stanju in ne v visokoenergijskem nestabilnem stanju. Zato vzbujeni elektroni ponavadi sproščajo svojo energijo in se vrnejo nazaj na nivo tal. Pri spontanem oddajanju se ta postopek oddajanja zgodi brez prisotnosti zunanjega dražljaja / magnetnega polja; od tod tudi ime spontano. Je zgolj ukrep za pripravo sistema v stabilnejše stanje.
Ko pride do spontane emisije, ko se elektron prehaja med obema energijskima stanjem, se kot val sprosti energetski paket, ki se ujema z energijsko vrzeljo med obema državama. Zato lahko spontano emisijo projiciramo v dveh glavnih korakih; 1) Elektroni v vzbujenem stanju se spustijo v nižje vzbujeno stanje ali osnovno stanje 2) Hkratno sproščanje energijskega vala, ki nosi energijo, ki se ujema z energijsko vrzeljo med obema prehodnima stanjem. Na ta način se sproščata fluorescenca in toplotna energija.
Spodbujena emisija
To je druga metoda, pri kateri pride do emisije, ko elektron prehaja z višje ravni energije na nižjo raven energije ali v osnovno stanje. Kot že ime pove, tokratna emisija poteka pod vplivom zunanjih dražljajev, kot je zunanje elektromagnetno polje. Ko se elektron premakne iz enega energijskega stanja v drugega, to stori skozi prehodno stanje, ki ima dipolno polje in deluje kot majhen dipol. Zato se pri vplivu zunanjega elektromagnetnega polja poveča verjetnost, da bo elektron prešel v prehodno stanje.
To velja tako za absorpcijo kot za emisije. Ko skozi sistem preide elektromagnetni dražljaj, kot je vpadni val, lahko elektroni v tleh zlahka nihajo in pridejo v prehodno dipolno stanje, pri čemer lahko pride do prehoda na višjo energijsko raven. Podobno, ko skozi sistem preide vpadni val, lahko elektroni, ki so že v vzbujenem stanju in čakajo, da se spustijo, zlahka vstopijo v prehodno dipolno stanje kot odziv na zunanje elektromagnetno valovanje in sprostijo svojo odvečno energijo, da se spustijo na nižje vzbujeno stanje ali osnovno stanje. Ko se to zgodi, ker se v tem primeru vpadni žarek ne absorbira,iz sistema bo izšel tudi z na novo sproščenimi energijskimi kvantami zaradi prehoda elektrona na nižjo raven energije, pri čemer se sprosti energetski paket, da se ujema z energijo vrzeli med posameznimi državami. Zato lahko spodbujeno emisijo napovedujemo v treh glavnih korakih; 1) Vstop vpadnega vala 2) Elektroni v vzbujenem stanju se spustijo v nižje vzbujeno stanje ali osnovno stanje 3) Istočasno sproščanje energijskega vala, ki nosi energijo, ki se ujema z energijsko vrzeljo med obema prehodnima stanjema skupaj s prenosom vpadni žarek. Načelo stimuliranega oddajanja se uporablja pri ojačevanju svetlobe. Npr. LASER tehnologija.1) Vstop vpadnega vala 2) Elektroni v vzbujenem stanju se spustijo v nižje vzbujeno stanje ali osnovno stanje 3) Istočasno sproščanje energijskega vala, ki nosi energijo, ki se ujema z energijsko vrzeljo med obema prehodnima stanjema skupaj s prenosom vpadni žarek. Načelo stimuliranega oddajanja se uporablja pri ojačevanju svetlobe. Npr. LASER tehnologija.1) Vstop vpadnega vala 2) Elektroni v vzbujenem stanju se spustijo v nižje vzbujeno stanje ali osnovno stanje 3) Istočasno sproščanje energijskega vala, ki nosi energijo, ki se ujema z energijsko vrzeljo med obema prehodnima stanjema skupaj s prenosom vpadni žarek. Načelo stimuliranega oddajanja se uporablja pri ojačevanju svetlobe. Npr. LASER tehnologija.
Kakšna je razlika med spontanimi emisijami in stimuliranimi emisijami?
• Spontano oddajanje ne zahteva zunanjega elektromagnetnega dražljaja za sproščanje energije, medtem ko stimulirano oddajanje zahteva zunanje elektromagnetne dražljaje za sproščanje energije.
• Med spontanim oddajanjem se sprosti samo en energijski val, med stimuliranim pa dva energijska vala.
• Verjetnost, da bo prišlo do stimulirane emisije, je večja od verjetnosti spontane emisije, saj zunanji elektromagnetni dražljaji povečajo verjetnost doseganja dipolnega prehodnega stanja.
• Z ustreznim ujemanjem energetskih vrzeli in vpadnih frekvenc lahko stimulirano emisijo uporabimo za močno ojačanje padajočega sevalnega žarka; ker to ni mogoče, kadar pride do spontanih emisij.
