Unterschied Zwischen Spontaner Und Stimulierter Emission

2024 Autor: Mildred Bawerman | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-16 08:37

Spontane vs stimulierte Emission

Emission bezieht sich auf die Emission von Energie in Photonen, wenn ein Elektron zwischen zwei verschiedenen Energieniveaus übergeht. Charakteristischerweise bestehen Atome, Moleküle und andere Quantensysteme aus vielen Energieniveaus, die den Kern umgeben. In diesen Elektronenniveaus befinden sich Elektronen, die häufig durch Absorption und Emission von Energie zwischen den Niveaus wechseln. Wenn Absorption stattfindet, bewegen sich Elektronen in einen Zustand höherer Energie, der als "angeregter Zustand" bezeichnet wird, und die Energielücke zwischen den beiden Ebenen entspricht der Menge der absorbierten Energie. Ebenso werden sich Elektronen in den angeregten Zuständen nicht für immer dort aufhalten. Daher gelangen sie in einen niedrigeren angeregten Zustand oder auf den Boden, 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 die Emission stattfindet, wenn ein Elektron von einem höheren Energieniveau zu einem niedrigeren Energieniveau oder in den Grundzustand übergeht. Die Absorption ist häufiger als die Emission, da das Bodenniveau im Allgemeinen stärker besiedelt ist als die angeregten Zustände. Daher neigen mehr Elektronen dazu, Energie zu absorbieren und sich selbst anzuregen. Aber nach diesem Anregungsprozess, wie oben erwähnt, können Elektronen nicht für immer in den angeregten Zuständen sein, da jedes System es bevorzugt, sich in einem stabilen Zustand mit niedrigerer Energie zu befinden, anstatt sich in einem instabilen Zustand mit hoher Energie zu befinden. Daher neigen angeregte Elektronen dazu, ihre Energie freizusetzen und zum Boden zurückzukehren. Bei einer spontanen Emission erfolgt dieser Emissionsprozess ohne das Vorhandensein eines externen Stimulus / Magnetfelds; daher der Name spontan. Es ist lediglich eine Maßnahme, um das System in einen stabileren Zustand zu bringen.

Wenn eine spontane Emission auftritt, während das Elektron zwischen den beiden Energiezuständen übergeht, wird ein Energiepaket, das der Energielücke zwischen den beiden Zuständen entspricht, als Welle freigesetzt. Daher kann eine spontane Emission in zwei Hauptschritten projiziert werden; 1) Elektronen in einem angeregten Zustand fallen in einen niedrigeren angeregten Zustand oder Grundzustand ab. 2) Die gleichzeitige Freisetzung einer Energiewelle, die Energie trägt, die der Energielücke zwischen den beiden Übergangszuständen entspricht. Auf diese Weise werden Fluoreszenz und Wärmeenergie freigesetzt.

Stimulierte Emission

Dies ist die andere Methode, bei der die Emission stattfindet, wenn ein Elektron von einem höheren Energieniveau zu einem niedrigeren Energieniveau oder in den Grundzustand übergeht. Wie der Name schon sagt, erfolgt diese Zeitemission jedoch unter dem Einfluss externer Reize wie eines externen elektromagnetischen Feldes. Wenn sich ein Elektron von einem Energiezustand in einen anderen bewegt, geschieht dies durch einen Übergangszustand, der ein Dipolfeld besitzt und wie ein kleiner Dipol wirkt. Unter dem Einfluss eines externen elektromagnetischen Feldes erhöht sich daher die Wahrscheinlichkeit, dass das Elektron in den Übergangszustand übergeht.

Dies gilt sowohl für die Absorption als auch für die Emission. Wenn ein elektromagnetischer Reiz wie eine einfallende Welle durch das System geleitet wird, können Elektronen im Bodenniveau leicht schwingen und in den Übergangsdipolzustand gelangen, wodurch der Übergang zu einem höheren Energieniveau stattfinden könnte. Wenn eine einfallende Welle durch das System geleitet wird, könnten Elektronen, die sich bereits in angeregten Zuständen befinden und darauf warten, herunterzukommen, als Reaktion auf die externe elektromagnetische Welle leicht in den Übergangsdipolzustand eintreten und ihre überschüssige Energie freisetzen, um auf einen niedrigeren angeregten Wert herunterzufahren Zustand oder Grundzustand. Wenn dies geschieht, da der einfallende Strahl in diesem Fall nicht absorbiert wird,Es wird auch mit den neu freigesetzten Energiequanten aus dem System herauskommen, da das Elektron auf ein niedrigeres Energieniveau übergeht und ein Energiepaket freigesetzt wird, das der Energie der Lücke zwischen den jeweiligen Zuständen entspricht. Daher kann die stimulierte Emission in drei Hauptschritten projiziert werden. 1) Eintritt der einfallenden Welle 2) Elektron in einem angeregten Zustand kommt auf einen niedrigeren angeregten Zustand oder Grundzustand herunter 3) Die gleichzeitige Freisetzung einer Energiewelle, die Energie trägt, die der Energielücke zwischen den beiden Übergangszuständen entspricht, zusammen mit der Übertragung von der einfallende Strahl. Das Prinzip der stimulierten Emission wird bei der Lichtverstärkung angewendet. ZB LASER-Technologie.1) Eintritt der einfallenden Welle 2) Elektron in einem angeregten Zustand kommt auf einen niedrigeren angeregten Zustand oder Grundzustand herunter 3) Die gleichzeitige Freisetzung einer Energiewelle, die Energie trägt, die der Energielücke zwischen den beiden Übergangszuständen entspricht, zusammen mit der Übertragung von der einfallende Strahl. Das Prinzip der stimulierten Emission wird bei der Lichtverstärkung angewendet. ZB LASER-Technologie.1) Eintritt der einfallenden Welle 2) Elektron in einem angeregten Zustand kommt auf einen niedrigeren angeregten Zustand oder Grundzustand herunter 3) Die gleichzeitige Freisetzung einer Energiewelle, die Energie trägt, die der Energielücke zwischen den beiden Übergangszuständen entspricht, zusammen mit der Übertragung von der einfallende Strahl. Das Prinzip der stimulierten Emission wird bei der Lichtverstärkung angewendet. ZB LASER-Technologie.

Was ist der Unterschied zwischen spontaner Emission und stimulierter Emission?

• Für die spontane Emission ist kein externer elektromagnetischer Stimulus erforderlich, um Energie freizusetzen, während für die stimulierte Emission externe elektromagnetische Stimuli erforderlich sind, um Energie freizusetzen.

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

• Die Wahrscheinlichkeit einer stimulierten Emission ist höher als die Wahrscheinlichkeit einer spontanen Emission, da externe elektromagnetische Reize die Wahrscheinlichkeit erhöhen, den Dipolübergangszustand zu erreichen.

• Durch die richtige Anpassung der Energielücken und einfallenden Frequenzen kann die stimulierte Emission verwendet werden, um den einfallenden Strahlungsstrahl stark zu verstärken. Dies ist jedoch nicht möglich, wenn eine spontane Emission stattfindet.