Spontaani vs. stimuloitu päästö
Emissiolla tarkoitetaan energian emissiota fotoneissa, kun elektroni siirtyy kahden eri energiatason välillä. Tyypillisesti atomit, molekyylit ja muut kvanttijärjestelmät koostuvat monista sydämen ympärillä olevista energiatasoista. Elektronit asuvat näillä elektronitasoilla ja kulkevat usein tasojen välillä energian absorboinnin ja emissioiden kautta. Kun absorptio tapahtuu, elektronit siirtyvät korkeampaan energiatilaan, jota kutsutaan 'viritetyksi tilaksi', ja kahden tason välinen energiakuilu on yhtä suuri kuin absorboitunut energiamäärä. Samoin elektronit viritetyissä tiloissa eivät asu siellä ikuisesti. Siksi ne laskeutuvat matalammalle viritystilaan tai maanpinnalle lähettämällä energiamäärää, joka vastaa kahden siirtymätilan välistä energiakuilua. Uskotaan, että nämä energiat absorboituvat ja vapautuvat kvantteina tai erillisen energian paketteina.
Spontaani päästö
Tämä on yksi menetelmä, jossa emissio tapahtuu, kun elektroni siirtyy korkeammalta energiatasolta alemmalle energiatasolle tai perustilaan. Imeytyminen on yleisempää kuin päästöt, koska maanpinta on yleensä enemmän asuttua kuin viritetyt tilat. Siksi useampi elektronilla on taipumus absorboida energiaa ja innostaa itseään. Mutta tämän viritysprosessin jälkeen, kuten edellä mainittiin, elektronit eivät voi olla viritetyissä tiloissa ikuisesti, koska mikä tahansa järjestelmä suosii olevan alemman energian stabiilissa tilassa sen sijaan, että olisi korkean energian epävakaassa tilassa. Siksi innoissaan olevat elektronit pyrkivät vapauttamaan energiansa ja palaamaan takaisin maanpinnoille. Spontaanissa emissiossa tämä emissioprosessi tapahtuu ilman ulkoisen ärsykkeen / magneettikentän läsnäoloa; tästä syystä nimi spontaani. Se on vain toimenpide järjestelmän saattamiseksi vakaammaksi.
Kun tapahtuu spontaani emissio, kun elektroni siirtyy kahden energiatilan välillä, kahden tilan välisen energiakuilun vastaava energiapaketti vapautuu aallona. Siksi spontaani emissio voidaan ennustaa kahdessa päävaiheessa; 1) Elektroni viritetyssä tilassa laskeutuu alempaan viritettyyn tilaan tai perustilaan 2) Samanaikainen energiaaallon vapauttaminen, joka vastaa energiaa kahden siirtymätilan välillä. Fluoresenssi ja lämpöenergia vapautuvat tällä tavalla.
Stimuloitu emissio
Tämä on toinen menetelmä, jossa emissio tapahtuu, kun elektroni siirtyy korkeammalta energiatasolta alemmalle energiatasolle tai perustilaan. Kuitenkin, kuten nimestä voi päätellä, tällä kertaa emissio tapahtuu ulkoisten ärsykkeiden, kuten ulkoisen sähkömagneettisen kentän, vaikutuksesta. Kun elektroni siirtyy energiatilasta toiseen, se tekee sen siirtymätilan kautta, jolla on dipolikenttä ja joka toimii kuin pieni dipoli. Siksi, kun ulkoisen sähkömagneettisen kentän vaikutuksesta elektronin todennäköisyys siirtymävaiheeseen kasvaa.
Tämä pätee sekä absorptioon että päästöihin. Kun sähkömagneettinen ärsyke, kuten tuleva aalto, kulkee järjestelmän läpi, maanpinnan elektronit voivat helposti värähtelyä ja tulla siirtymädipolitilaan, jolloin siirtyminen korkeammalle energiatasolle voisi tapahtua. Samoin kun tuleva aalto kulkee järjestelmän läpi, elektronit, jotka ovat jo viritetyissä tiloissa, jotka odottavat laskeutumistaan, voisivat helposti siirtyä siirtymädipolitilaan vasteena ulkoiselle sähkömagneettiselle aallolle ja vapauttavat sen ylimääräisen energian laskeutuakseen alemmalle viritetylle tila tai perustila. Kun näin tapahtuu, koska tuleva säde ei absorboidu tässä tapauksessa,se tulee myös ulos järjestelmästä vasta vapautuneen energian kvanttien kanssa johtuen elektronin siirtymisestä alemmalle energiatasolle vapauttamalla energiapaketti vastaamaan vastaavien tilojen välisen aukon energiaa. Siksi stimuloitu päästö voidaan ennustaa kolmessa päävaiheessa; 1) Tulevan aallon sisäänmeno tuleva säde. Stimuloidun säteilyn periaatetta käytetään valon vahvistuksessa. Esim. LASER-tekniikka.1) Tulevan aallon sisäänmeno tuleva säde. Stimuloidun säteilyn periaatetta käytetään valon vahvistuksessa. Esim. LASER-tekniikka.1) Tulevan aallon saapuminen 2) Elektroni viritetyssä tilassa laskeutuu alempaan viritettyyn tilaan tai perustilaan 3) Energiaa kuljettavan energiaaallon samanaikainen vapautuminen, joka vastaa kahden siirtymätilan välistä energiakuilua yhdessä tuleva säde. Stimuloidun säteilyn periaatetta käytetään valon vahvistuksessa. Esim. LASER-tekniikka.
Mitä eroa on spontaanilla ja stimuloidulla päästöllä?
• Spontaani emissio ei vaadi ulkoista sähkömagneettista ärsykettä energian vapauttamiseksi, kun taas stimuloitu emissio vaatii ulkoisia sähkömagneettisia ärsykkeitä energian vapauttamiseksi.
• Spontaanin päästön aikana vapautuu vain yksi energiaaalto, mutta stimuloidun päästön aikana vapautuu kaksi energiaaalloa.
• Stimuloidun emissioiden todennäköisyys on suurempi kuin todennäköisyys spontaanille emissiolle, kun ulkoiset sähkömagneettiset ärsykkeet lisäävät todennäköisyyttä saavuttaa dipolisiirtymätila.
• Kohdistamalla energiavajeet ja tulotaajuudet oikein stimuloitua emissiota voidaan käyttää suurentamaan tulevan säteilykeilan voimakkuutta; tämä ei ole mahdollista, kun tapahtuu spontaania päästöä.
