Spontana vs stimulirana emisija
Emisija se odnosi na emisiju energije u fotonima kada elektron prelazi između dvije različite energetske razine. Karakteristično je da se atomi, molekule i drugi kvantni sustavi sastoje od mnogih energetskih razina koje okružuju jezgru. Elektroni se nalaze na tim razinama elektrona i često prelaze između razina apsorpcijom i emisijom energije. Kada dođe do apsorpcije, elektroni prelaze u stanje više energije koje se naziva 'pobuđeno stanje', a energetski jaz između dvije razine jednak je količini apsorbirane energije. Isto tako, elektroni u pobuđenim stanjima neće tamo boraviti zauvijek. Stoga se spuštaju u niže pobuđeno stanje ili na osnovnu razinu emitirajući količinu energije koja odgovara energetskom jazu između dva prijelazna stanja. Vjeruje se da se te energije apsorbiraju i otpuštaju u kvantima ili paketima diskretne energije.
Spontana emisija
Ovo je jedna metoda u kojoj se emisija odvija kada elektron prijeđe s više energetske razine na nižu energetsku razinu ili u osnovno stanje. Apsorpcija je češća od emisije jer je razina tla općenito naseljenija od pobuđenih stanja. Stoga, više elektrona nastoji apsorbirati energiju i pobuditi se. Ali nakon ovog procesa ekscitacije, kao što je gore spomenuto, elektroni ne mogu zauvijek biti u pobuđenim stanjima budući da svaki sustav preferira biti u nižeenergetskom stabilnom stanju umjesto da bude u visokoenergetskom nestabilnom stanju. Stoga pobuđeni elektroni nastoje osloboditi svoju energiju i vratiti se natrag na osnovne razine. Kod spontane emisije, ovaj se proces emisije događa bez prisutnosti vanjskog podražaja/magnetskog polja; otuda naziv spontani. To je isključivo mjera dovođenja sustava u stabilnije stanje.
Kada dođe do spontane emisije, dok elektron prelazi između dva energetska stanja, energetski paket koji odgovara energetskom jazu između dva stanja se oslobađa kao val. Stoga se spontana emisija može projicirati u dva glavna koraka; 1) Elektron u pobuđenom stanju pada u niže pobuđeno stanje ili osnovno stanje 2) Istodobno oslobađanje energetskog vala koji nosi energiju koja odgovara energetskom jazu između dva prijelazna stanja. Fluorescencija i toplinska energija se oslobađaju na ovaj način.
Stimulirana emisija
Ovo je druga metoda u kojoj se emisija odvija kada elektron prijeđe s više energetske razine na nižu energetsku razinu ili u osnovno stanje. Međutim, kao što naziv govori, ova vremenska emisija odvija se pod utjecajem vanjskih podražaja kao što je vanjsko elektromagnetsko polje. Kada se elektron kreće iz jednog energetskog stanja u drugo, to čini kroz prijelazno stanje koje posjeduje dipolno polje i ponaša se kao mali dipol. Stoga, kada je pod utjecajem vanjskog elektromagnetskog polja povećava se vjerojatnost da će elektron ući u prijelazno stanje.
Ovo vrijedi i za apsorpciju i za emisiju. Kada elektromagnetski podražaj, kao što je upadni val, prođe kroz sustav, elektroni u osnovnoj razini mogu lako oscilirati i doći u prijelazno dipolno stanje pri čemu bi se mogao dogoditi prijelaz na višu energetsku razinu. Isto tako, kada upadni val prođe kroz sustav, elektroni koji su već u pobuđenim stanjima i čekaju da siđu mogli bi lako ući u stanje prijelaznog dipola kao odgovor na vanjski elektromagnetski val i oslobodili bi svoj višak energije kako bi se spustili na niže pobuđeni stanje ili osnovno stanje. Kada se to dogodi, budući da se upadni snop u ovom slučaju ne apsorbira, također će izaći iz sustava s novooslobođenim kvantima energije zbog prijelaza elektrona na nižu energetsku razinu oslobađajući energetski paket koji odgovara energiji jaz između dotičnih država. Stoga se stimulirana emisija može projicirati u tri glavna koraka; 1) Ulazak upadnog vala 2) Elektron u pobuđenom stanju pada u niže pobuđeno stanje ili osnovno stanje 3) Istodobno oslobađanje energetskog vala koji nosi energiju koja odgovara energetskom jazu između dva prijelazna stanja zajedno s prijenosom upadnu zraku. Za pojačanje svjetlosti koristi se princip stimulirane emisije. npr. LASER tehnologija.
Koja je razlika između spontane emisije i stimulirane emisije?
• Spontana emisija ne zahtijeva vanjski elektromagnetski podražaj za oslobađanje energije, dok stimulirana emisija zahtijeva vanjske elektromagnetske podražaje za oslobađanje energije.
• Tijekom spontane emisije oslobađa se samo jedan energetski val, ali tijekom stimulirane emisije oslobađaju se dva energetska vala.
• Vjerojatnost da će doći do stimulirane emisije je veća od vjerojatnosti da će se dogoditi spontana emisija jer vanjski elektromagnetski podražaji povećavaju vjerojatnost postizanja dipolnog prijelaznog stanja.
• Ispravnim usklađivanjem energetskih praznina i upadnih frekvencija, stimulirana emisija može se koristiti za značajno pojačanje upadne zrake zračenja; dok to nije moguće kada dolazi do spontane emisije.
