Unterschied zwischen spontaner und stimulierter Emission

Spontane vs stimulierte Emission

Die Emission bezieht sich auf die Energieemission in Photonen, wenn ein Elektron zwischen zwei verschiedenen Energieniveaus übergeht. Charakteristisch gesehen bestehen Atome, Moleküle und andere Quantensysteme aus vielen Energieniveaus, die den Kern umgeben. Elektronen befinden sich in diesen Elektronenspiegeln und transportieren häufig zwischen den Spiegeln durch Absorption und Energieemission. Wenn die Absorption stattfindet, bewegen sich die Elektronen in einen höheren Energiezustand, der als "angeregter Zustand" bezeichnet wird, und die Energielücke zwischen den beiden Ebenen entspricht der Menge an absorbiertem Energie. Ebenso werden Elektronen in den angeregten Zuständen nicht für immer dort wohnen. Daher kommen sie auf einen niedrigeren angeregten Zustand oder auf den Boden ab, indem sie die Energiemenge abgeben, die der Energielücke zwischen den beiden Übergangszuständen entspricht. Es wird angenommen, dass diese Energien in Quanten oder Paketen diskreter Energie absorbiert und freigesetzt werden.

Spontane Emission

Dies ist eine Methode, bei der eine Emission stattfindet, wenn ein Elektron von einem höheren Energieniveau zu einem niedrigeren Energieniveau oder zum Grundzustand übergeht. Die Absorption ist häufiger als Emission, da der Bodenniveau im Allgemeinen mehr besiedelt ist als die angeregten Zustände. Daher neigen mehr Elektronen dazu, Energie zu absorbieren und sich selbst zu erregen. Aber nach diesem Erregungsprozess, wie oben erwähnt, können Elektronen nicht für immer in den angeregten Zuständen sein. Daher neigen angeregte Elektronen dazu, ihre Energie freizusetzen und wieder auf die Bodenniveau zurückzukehren. In einer spontanen Emission erfolgt dieser Emissionsprozess ohne das Vorhandensein eines externen Stimulus/ Magnetfeldes; Daher spontan der Name. Es ist ausschließlich ein Maß, das System in einen stabileren Zustand zu bringen.

Wenn eine spontane Emission auftritt, wird ein Energiepaket, der mit der Energielücke zwischen den beiden Zuständen übereinstimmt, als Welle freigesetzt, wenn der Elektronen zwischen den beiden Energiezuständen übergeht. Daher kann eine spontane Emission in zwei Hauptschritten projiziert werden. 1) Das Elektron in einem angeregten Zustand liegt auf einen niedrigeren angeregten Zustand oder einen Grundzustand 2) die gleichzeitige Freisetzung einer Energiewelle mit Energie, die der Energielücke zwischen den beiden Übergangszuständen entspricht. Fluoreszenz und thermische Energie werden auf diese Weise freigesetzt.

Stimulierte Emission

Dies ist die andere Methode, bei der Emission stattfindet, wenn ein Elektron von einem höheren Energieniveau zu einem niedrigeren Energieniveau oder zum Grundzustand übergeht.  Wie der Name schon sagt, erfolgt diese Zeit Emission unter dem Einfluss externer Reize wie einem externen elektromagnetischen Feld. Wenn sich ein Elektron von einem Energiezustand in einen anderen bewegt, durch einen Übergangszustand, der ein Dipolfeld besitzt und wie ein kleiner Dipol wirkt. Wenn unter dem Einfluss eines externen elektromagnetischen Feldes die Wahrscheinlichkeit des Elektrons zum Eintritt in den Übergangszustand erhöht wird.

Dies gilt sowohl für Absorption als auch für Emission gleichermaßen. Wenn ein elektromagnetischer Stimulus wie eine einfallende Welle durch das System geleitet wird, können Elektronen im Erdgeschoss leicht schwingen und in den Übergangsdipolzustand kommen, in dem der Übergang zu einem höheren Energieniveau stattfinden kann. Ebenso können Elektronen, die bereits in angeregten Zuständen warten, auf die Down -Dipolzustand eintreten, wenn eine einfallende Welle durch das System geleitet wird Staat oder Grundstaat. Wenn dies geschieht, wird der einfallende Strahl in diesem Fall nicht absorbiert, er wird aufgrund des Übergangs des Elektrons zu einem niedrigeren Energieniveau, das ein Energiepaket freisetzt, um die Energie von zu entsprechen die Lücke zwischen den jeweiligen Zuständen. Daher kann eine stimulierte Emission in drei Hauptschritten projiziert werden. 1) Eingabe der einfallenden Welle 2) Das Elektron in einem angeregten Zustand ist auf einen niedrigeren angeregten Zustand oder einen Grundzustand 3) die gleichzeitige Freisetzung einer Energiewelle mit Energie, die der Energielücke zwischen den beiden Übergangszuständen zusammen mit der Übertragung von übereinstimmt der Vorfallstrahl. Das Prinzip der stimulierten Emission wird bei der Amplifikation von Licht verwendet. E.G. Lasertechnologie.

Was ist der Unterschied zwischen der spontanen Emission und der stimulierten Emission?

• Spontane Emission erfordert keinen externen elektromagnetischen Stimulus, um Energie freizusetzen, während stimulierte Emission externe elektromagnetische Stimuli benötigt, um Energie freizusetzen.

• Während der spontanen Emission wird nur eine Energiewelle freigesetzt, aber während der stimulierten Emission werden zwei Energiewellen freigesetzt.

• Die Wahrscheinlichkeit einer stimulierten Emission ist höher als die Wahrscheinlichkeit für die spontane Emission, die als externe elektromagnetische Stimuli stattfinden soll.

• Durch die ordnungsgemäße Übereinstimmung der Energielücken und einfallenden Frequenzen kann eine stimulierte Emission verwendet werden, um den einfallenden Strahlungsstrahl stark zu verstärken. Dies ist nicht möglich, wenn spontane Emissionen stattfinden.