Spontan vs stimulert utslipp
Utslipp refererer til utslipp av energi i fotoner når et elektron overgår mellom to forskjellige energinivåer. Karakteristisk er atomer, molekyler og andre kvantesystemer består av mange energinivåer som omgir kjernen. Elektroner befinner seg i disse elektronnivåene og passerer ofte mellom nivåene ved absorpsjon og utslipp av energi. Når absorpsjon finner sted, beveger elektronene seg til en høyere energitilstand kalt en "eksitert tilstand", og energigapet mellom de to nivåene tilsvarer mengden absorbert energi. Likeledes vil ikke elektroner i de begeistrede statene være der for alltid. Derfor kommer de ned til en lavere eksitert tilstand eller til bakkenivå ved å avgi den mengden energi som samsvarer med energigapet mellom de to overgangstilstandene. Det antas at disse energiene absorberes og frigjøres i kvanta eller pakker med diskret energi.
Spontan utslipp
Dette er en metode der utslipp finner sted når et elektron overgår fra et høyere energinivå til et lavere energinivå eller til grunntilstanden. Absorpsjon er hyppigere enn utslipp ettersom bakkenivået generelt er mer befolket enn de begeistrede tilstandene. Derfor har flere elektroner en tendens til å absorbere energi og begeistre seg. Men etter denne prosessen med eksitasjon, som nevnt ovenfor, kan elektroner ikke være i de eksiterte tilstandene for alltid, ettersom ethvert system favoriserer å være i en lavere energistabil tilstand i stedet for å være i en ustabil tilstand med høy energi. Derfor har opphissede elektroner en tendens til å frigjøre energien og komme tilbake til bakkenivået. I en spontan utslipp skjer denne utslippsprosessen uten nærvær av et eksternt stimulus / magnetfelt; derav navnet spontan. Det er kun et mål for å bringe systemet til en mer stabil tilstand.
Når en spontan utslipp oppstår når elektronen overgår mellom de to energitilstandene, frigjøres en energipakke for å matche energigapet mellom de to tilstandene som en bølge. Derfor kan en spontan utslipp projiseres i to hovedtrinn; 1) Elektron i en eksitert tilstand kommer ned til en lavere excitert tilstand eller jordtilstand 2) Samtidig frigjøring av en energibølge som bærer energi som samsvarer med energigapet mellom de to overgangstilstandene. Fluorescens og termisk energi frigjøres på denne måten.
Stimulert utslipp
Dette er den andre metoden der utslipp finner sted når et elektron overgår fra et høyere energinivå til et lavere energinivå eller til grunntilstanden. Imidlertid, som navnet antyder, foregår denne gangen utslipp under påvirkning av eksterne stimuli som et eksternt elektromagnetisk felt. Når et elektron beveger seg fra en energitilstand til en annen, gjør det det gjennom en overgangstilstand som har et dipolfelt og fungerer som en liten dipol. Derfor økes sannsynligheten for at elektronet kommer inn i overgangstilstanden under påvirkning av et eksternt elektromagnetisk felt.
Dette gjelder både absorpsjon og utslipp. Når en elektromagnetisk stimulans som en innfallende bølge føres gjennom systemet, kan elektroner i bakkenivå lett svinge og komme til overgangsdipoltilstanden, hvorved overgangen til et høyere energinivå kan finne sted. Når en innfallende bølge blir ført gjennom systemet, kan elektroner som allerede er i eksiterte tilstander som venter på å komme ned, lett komme inn i overgangsdipoltilstanden som svar på den eksterne elektromagnetiske bølgen og frigjøre overflødig energi for å komme ned til en lavere eksitert tilstand eller bakkestatus. Når dette skjer, siden den innfallende strålen ikke absorberes i dette tilfellet,det vil også komme ut av systemet med den nylig frigitte energikvantiteten på grunn av overgangen av elektronet til et lavere energinivå, og frigjør en energipakke for å matche energien i gapet mellom de respektive tilstandene. Derfor kan stimulert utslipp projiseres i tre hovedtrinn; 1) Inntasting av den innfallende bølgen 2) Elektron i en eksitert tilstand kommer ned til en lavere eksitert tilstand eller jordtilstand 3) Samtidig frigjøring av en energibølge som bærer energi som samsvarer med energigapet mellom de to overgangstilstandene sammen med overføring av hendelsesstrålen. Prinsippet om stimulert utslipp brukes i lysforsterkningen. F.eks. LASER-teknologi.1) Inntasting av den innfallende bølgen 2) Elektron i en eksitert tilstand kommer ned til en lavere eksitert tilstand eller jordtilstand 3) Samtidig frigjøring av en energibølge som bærer energi som samsvarer med energigapet mellom de to overgangstilstandene sammen med overføring av hendelsesbjelken. Prinsippet om stimulert utslipp brukes i forsterkning av lys. F.eks. LASER-teknologi.1) Inntasting av den innfallende bølgen 2) Elektron i en eksitert tilstand kommer ned til en lavere eksitert tilstand eller jordtilstand 3) Samtidig frigjøring av en energibølge som bærer energi som samsvarer med energigapet mellom de to overgangstilstandene sammen med overføring av hendelsesstrålen. Prinsippet om stimulert utslipp brukes i lysforsterkningen. F.eks. LASER-teknologi.
Hva er forskjellen mellom spontan utslipp og stimulert utslipp?
• Spontan utslipp krever ikke en ekstern elektromagnetisk stimulus for å frigjøre energi, mens stimulert utslipp krever eksterne elektromagnetiske stimuli for å frigjøre energi.
• Under spontan utslipp frigjøres bare en energibølge, men under stimulert utslipp frigjøres to energibølger.
• Sannsynligheten for at stimulert utslipp skal skje er høyere enn sannsynligheten for at spontan utslipp skal finne sted ettersom eksterne elektromagnetiske stimuli øker sannsynligheten for å oppnå dipolovergangstilstand.
• Ved å tilpasse riktig energigap og innfallende frekvenser, kan stimulert utslipp brukes til å forsterke den innfallende strålingsstrålen sterkt mens dette ikke er mulig når spontan utslipp finner sted.
