Forskellen Mellem Spontan Og Stimuleret Emission

2024 Forfatter: Mildred Bawerman | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-16 08:37

Spontan vs stimuleret emission

Emission henviser til emission af energi i fotoner, når en elektron overgår mellem to forskellige energiniveauer. Karakteristisk består atomer, molekyler og andre kvantesystemer af mange energiniveauer, der omgiver kernen. Elektroner opholder sig i disse elektronniveauer og passerer ofte mellem niveauer ved absorption og emission af energi. Når absorption finder sted, bevæger elektroner sig til en højere energitilstand kaldet en 'ophidset tilstand', og energigabet mellem de to niveauer er lig med mængden af absorberet energi. Ligeledes vil elektroner i de ophidsede stater ikke opholde sig der for evigt. Derfor kommer de ned til en lavere ophidset tilstand eller til jordoverfladen ved at udsende den mængde energi, der matcher energigabet mellem de to overgangstilstande. Det antages, at disse energier absorberes og frigives i kvanta eller pakker med 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 jordoverfladen generelt er mere befolket end de ophidsede stater. Derfor har flere elektroner tendens til at absorbere energi og begejstre sig. Men efter denne excitationsproces, som nævnt ovenfor, kan elektroner ikke være i de ophidsede tilstande for evigt, da ethvert system foretrækker at være i en lavere energistabil tilstand snarere end at være i en ustabil tilstand med høj energi. Derfor er ophidsede elektroner tilbøjelige til at frigive deres energi og vende tilbage til jorden. I en spontan emission sker denne emissionsproces uden tilstedeværelse af et eksternt stimulus / magnetfelt; deraf navnet spontant. Det er udelukkende et mål for at bringe systemet til en mere stabil tilstand.

Når en spontan emission opstår, når elektronen overgår mellem de to energitilstande, frigives en energipakke, der passer til energigabet mellem de to stater, som en bølge. Derfor kan en spontan emission projiceres i to hovedtrin; 1) Elektron i en eksiteret tilstand kommer ned til en lavere exciteret tilstand eller jordtilstand 2) Den samtidige frigivelse af en energibølge, der bærer energi, der matcher energigabet mellem de to overgangstilstande. 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 har et dipolfelt og fungerer som en lille dipol. Derfor øges sandsynligheden for, at elektronen kommer ind i overgangstilstanden, under påvirkning af et eksternt elektromagnetisk felt.

Dette gælder både for absorption og emission. Når en elektromagnetisk stimulus såsom en indfaldende bølge føres gennem systemet, kan elektroner i jordoverfladen let svinge og komme til overgangsdipoltilstanden, hvorved overgangen til et højere energiniveau kan finde sted. Når en indfaldende bølge føres gennem systemet, kan elektroner, der allerede er i ophidsede tilstande, der venter på at komme ned, let komme ind i overgangsdipoltilstanden som reaktion på den eksterne elektromagnetiske bølge og frigøre dens overskydende energi for at komme ned til en lavere ophidset tilstand eller jordtilstand. Når dette sker, da den indfaldende stråle ikke absorberes i dette tilfælde,det vil også komme ud af systemet med den nyligt frigivne energikvanta på grund af overgangen af elektronen til et lavere energiniveau, der frigiver en energipakke for at matche energien i kløften mellem de respektive stater. Derfor kan stimuleret emission projiceres i tre hovedtrin; 1) Indtastning af den indfaldende bølge 2) Elektron i en exciteret tilstand kommer ned til en lavere exciteret tilstand eller jordtilstand 3) Den samtidige frigivelse af en energibølge, der bærer energi, der matcher energigabet mellem de to overgangstilstande sammen med transmission af hændelsesstrålen. Princippet om stimuleret emission anvendes til forstærkning af lys. F.eks. LASER-teknologi.1) Indtastning af den indfaldende bølge 2) Elektron i en exciteret tilstand kommer ned til en lavere exciteret tilstand eller jordtilstand 3) Den samtidige frigivelse af en energibølge, der bærer energi, der matcher energigabet mellem de to overgangstilstande sammen med transmission af hændelsesstrålen. Princippet om stimuleret emission anvendes til forstærkning af lys. F.eks. LASER-teknologi.1) Indtastning af den indfaldende bølge 2) Elektron i en exciteret tilstand kommer ned til en lavere exciteret tilstand eller jordtilstand 3) Den samtidige frigivelse af en energibølge, der bærer energi, der matcher energigabet mellem de to overgangstilstande sammen med transmission af hændelsesstrålen. Princippet om stimuleret emission anvendes til forstærkning af lys. F.eks. LASER-teknologi.

Hvad er forskellen mellem spontan emission og stimuleret emission?

• Spontan emission kræver ikke en ekstern elektromagnetisk stimulus for at frigive 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 finder sted, er højere end sandsynligheden for, at spontan emission finder sted, da eksterne elektromagnetiske stimuli øger sandsynligheden for at nå dipolovergangstilstanden.

• Ved korrekt at matche energigabet og indfaldende frekvenser kan stimuleret emission bruges til i høj grad at forstærke den indfaldende strålingsstråle; der henviser til, at dette ikke er muligt, når spontan emission finder sted.