Spontane versus gestimuleerde emissie
Emissie verwijst naar de emissie van energie in fotonen wanneer een elektron overgaat tussen twee verschillende energieniveaus. Kenmerkend is dat atomen, moleculen en andere kwantumsystemen bestaan uit vele energieniveaus die de kern omringen. Elektronen verblijven in deze elektronenniveaus en gaan vaak tussen niveaus door de absorptie en emissie van energie. Wanneer absorptie plaatsvindt, gaan elektronen naar een hogere energietoestand, een 'aangeslagen toestand' genaamd, en de energiekloof tussen de twee niveaus is gelijk aan de hoeveelheid geabsorbeerde energie. Evenzo zullen elektronen in de aangeslagen toestanden daar niet eeuwig verblijven. Daarom komen ze naar een lagere aangeslagen toestand of naar het grondniveau door de hoeveelheid energie uit te zenden die overeenkomt met de energiekloof tussen de twee overgangstoestanden. Aangenomen wordt dat deze energieën worden geabsorbeerd en vrijgegeven in kwanta of pakketten van discrete energie.
Spontane emissie
Dit is een methode waarbij emissie plaatsvindt wanneer een elektron overgaat van een hoger energieniveau naar een lager energieniveau of naar de grondtoestand. Absorptie komt vaker voor dan emissie, aangezien het maaiveld over het algemeen meer bevolkt is dan de aangeslagen staten. Daarom hebben meer elektronen de neiging om energie te absorberen en zichzelf op te wekken. Maar na dit proces van excitatie, zoals hierboven vermeld, kunnen elektronen niet voor altijd in de aangeslagen staten zijn, aangezien elk systeem de voorkeur geeft aan een lagere energie-stabiele toestand in plaats van in een hoge-energie-onstabiele toestand. Daarom hebben opgewonden elektronen de neiging om hun energie vrij te geven en terug te keren naar de grond. Bij een spontane emissie vindt dit emissieproces plaats zonder de aanwezigheid van een externe stimulus / magnetisch veld; vandaar de naam spontaan. Het is uitsluitend een maatregel om het systeem in een stabielere staat te brengen.
Wanneer een spontane emissie optreedt, terwijl het elektron overgaat tussen de twee energietoestanden, wordt een energiepakket dat overeenkomt met de energiekloof tussen de twee toestanden als een golf vrijgegeven. Daarom kan een spontane emissie in twee hoofdstappen worden geprojecteerd; 1) Elektron in een aangeslagen toestand komt neer op een lagere aangeslagen toestand of grondtoestand 2) De gelijktijdige afgifte van een energiegolf die energie draagt die overeenkomt met de energiekloof tussen de twee overgangstoestanden. Op deze manier komen fluorescentie en thermische energie vrij.
Gestimuleerde uitstoot
Dit is de andere methode waarbij emissie plaatsvindt wanneer een elektron overgaat van een hoger energieniveau naar een lager energieniveau of naar de grondtoestand. Echter, zoals de naam suggereert, vindt deze keer emissie plaats onder invloed van externe prikkels zoals een extern elektromagnetisch veld. Wanneer een elektron van de ene energietoestand naar de andere beweegt, doet het dit door een overgangstoestand die een dipoolveld bezit en als een kleine dipool werkt. Daarom wordt onder invloed van een extern elektromagnetisch veld de kans groter dat het elektron in de overgangstoestand komt.
Dit geldt zowel voor absorptie als voor emissie. Wanneer een elektromagnetische stimulus, zoals een invallende golf, door het systeem wordt gevoerd, kunnen elektronen in het grondniveau gemakkelijk oscilleren en in de overgangsdipooltoestand komen waardoor de overgang naar een hoger energieniveau zou kunnen plaatsvinden. Evenzo, wanneer een invallende golf door het systeem wordt gevoerd, kunnen elektronen die zich al in aangeslagen toestand bevinden en wachten om naar beneden te komen, gemakkelijk de overgangsdipooltoestand ingaan als reactie op de externe elektromagnetische golf en zouden hun overtollige energie vrijgeven om neer te komen op een lagere aangeslagen toestand. staat of grondtoestand. Wanneer dit gebeurt, omdat de invallende straal in dit geval niet wordt geabsorbeerd,het zal ook uit het systeem komen met de nieuw vrijgegeven energiekwanta als gevolg van de overgang van het elektron naar een lager energieniveau, waarbij een energiepakket wordt vrijgegeven dat overeenkomt met de energie van de kloof tussen de respectieve toestanden. Daarom kan gestimuleerde emissie in drie hoofdstappen worden geprojecteerd; 1) Het binnenkomen van de invallende golf 2) Elektron in een aangeslagen toestand komt neer op een lagere aangeslagen toestand of grondtoestand 3) De gelijktijdige afgifte van een energiegolf dragende energie die overeenkomt met de energiekloof tussen de twee overgangstoestanden samen met de transmissie van de invallende straal. Het principe van gestimuleerde emissie wordt gebruikt bij de versterking van licht. Bijv. LASER-technologie.1) Het binnenkomen van de invallende golf 2) Elektron in een aangeslagen toestand komt neer op een lagere aangeslagen toestand of grondtoestand 3) De gelijktijdige afgifte van een energiegolf dragende energie die overeenkomt met de energiekloof tussen de twee overgangstoestanden samen met de transmissie van de invallende straal. Het principe van gestimuleerde emissie wordt gebruikt bij het versterken van licht. Bijv. LASER-technologie.1) Het binnenkomen van de invallende golf 2) Elektron in een aangeslagen toestand komt neer op een lagere aangeslagen toestand of grondtoestand 3) De gelijktijdige afgifte van een energiegolf dragende energie die overeenkomt met de energiekloof tussen de twee overgangstoestanden samen met de transmissie van de invallende straal. Het principe van gestimuleerde emissie wordt gebruikt bij de versterking van licht. Bijv. LASER-technologie.
Wat is het verschil tussen spontane emissie en gestimuleerde emissie?
• Spontane emissie vereist geen externe elektromagnetische stimulus om energie vrij te geven, terwijl gestimuleerde emissie wel externe elektromagnetische stimuli vereist om energie vrij te geven.
• Tijdens spontane emissie komt slechts één energiegolf vrij, maar tijdens gestimuleerde emissie komen twee energiegolven vrij.
• De kans dat gestimuleerde emissie plaatsvindt is groter dan de kans dat spontane emissie plaatsvindt, aangezien externe elektromagnetische stimuli de kans vergroten dat de dipoolovergangstoestand wordt bereikt.
• Door de energiespleten en de incidentfrequenties goed op elkaar af te stemmen, kan gestimuleerde emissie worden gebruikt om de invallende stralingsbundel sterk te versterken; terwijl dit niet mogelijk is wanneer spontane emissie plaatsvindt.
