Разница между спонтанным и стимулированным излучением

Спонтанное и стимулированное излучение

Излучение относится к излучению энергии в фотонах, когда электрон переходит между двумя различными уровнями энергии. Характерно, что атомы, молекулы и другие квантовые системы состоят из множества энергетических уровней, окружающих ядро. Электроны находятся на этих электронных уровнях и часто переходят между уровнями за счет поглощения и испускания энергии. Когда происходит поглощение, электроны переходят в состояние с более высокой энергией, называемое «возбужденным состоянием», и энергетический разрыв между двумя уровнями равен количеству поглощенной энергии. Аналогично, электроны в возбужденных состояниях не будут находиться там вечно. Следовательно, они опускаются в более низкое возбужденное состояние или на уровень земли, испуская количество энергии, которое соответствует энергетической щели между двумя состояниями перехода. Считается, что эти энергии поглощаются и выделяются в виде квантов или пакетов дискретной энергии..

Спонтанное излучение

Это один метод, при котором излучение происходит, когда электрон переходит с более высокого энергетического уровня на более низкий энергетический уровень или в основное состояние. Поглощение происходит чаще, чем излучение, так как уровень земли, как правило, более заселен, чем возбужденные состояния. Следовательно, больше электронов, как правило, поглощают энергию и возбуждают себя. Но после этого процесса возбуждения, как упоминалось выше, электроны не могут находиться в возбужденных состояниях вечно, поскольку любая система предпочитает находиться в состоянии с более низкой энергией, чем в состоянии с высокой энергией. Поэтому возбужденные электроны имеют тенденцию высвобождать свою энергию и возвращаться обратно к уровням земли. В спонтанном излучении этот процесс излучения происходит без присутствия внешнего стимула / магнитного поля; отсюда и название спонтанное. Это исключительно мера приведения системы в более стабильное состояние.

Когда происходит самопроизвольное излучение, когда электроны переходят между двумя энергетическими состояниями, энергетический пакет, соответствующий энергетической щели между двумя состояниями, высвобождается в виде волны. Следовательно, спонтанное излучение может проецироваться в два основных этапа; 1) Электрон в возбужденном состоянии переходит в нижнее возбужденное состояние или основное состояние. 2) Одновременное выделение энергии волны, несущей энергию, которая соответствует энергетической щели между двумя переходными состояниями. Флуоресценция и тепловая энергия выделяются таким образом.

Вынужденная эмиссия

Это другой метод, в котором излучение происходит, когда электрон переходит с более высокого энергетического уровня на более низкий энергетический уровень или в основное состояние. Однако, как следует из названия, это время происходит под влиянием внешних раздражителей, таких как внешнее электромагнитное поле. Когда электрон движется из одного энергетического состояния в другое, он делает это через переходное состояние, которое обладает дипольным полем и действует как маленький диполь. Поэтому при воздействии внешнего электромагнитного поля вероятность перехода электрона в переходное состояние увеличивается.

Это верно как для поглощения, так и для излучения. Когда через систему проходит электромагнитный стимул, такой как падающая волна, электроны на уровне земли могут легко колебаться и переходить в переходное дипольное состояние, в результате чего может происходить переход на более высокий энергетический уровень. Аналогично, когда падающая волна проходит через систему, электроны, которые уже находятся в возбужденных состояниях, ожидающих спада, могут легко войти в переходное дипольное состояние в ответ на внешнюю электромагнитную волну и высвободить свою избыточную энергию, чтобы спуститься до более низкого уровня возбуждения. состояние или основное состояние. Когда это происходит, поскольку падающий пучок в этом случае не поглощается, он также выходит из системы с недавно выпущенными квантами энергии вследствие перехода электрона на более низкий энергетический уровень, высвобождая энергетический пакет, соответствующий энергии разрыв между соответствующими государствами. Следовательно, стимулированное излучение может быть спроектировано в три основных этапа; 1) Вход падающей волны 2) Электрон в возбужденном состоянии опускается до более низкого возбужденного состояния или основного состояния. 3) Одновременное высвобождение энергии, несущей энергию, которая соответствует энергетической щели между двумя переходными состояниями наряду с передачей падающий луч. Принцип вынужденного излучения используется при усилении света. Например. Лазерная технология.

В чем разница между спонтанным излучением и вынужденным излучением?

• Спонтанное излучение не требует внешнего электромагнитного стимула для выделения энергии, тогда как стимулированное излучение требует внешнего электромагнитного воздействия для выделения энергии.

• Во время спонтанного излучения выделяется только одна энергетическая волна, но во время вынужденного излучения выделяются две энергетические волны..

• Вероятность возникновения вынужденного излучения выше, чем вероятность возникновения спонтанного излучения, поскольку внешние электромагнитные раздражители увеличивают вероятность достижения состояния дипольного перехода..

• путем правильного согласования энергетических щелей и падающих частот можно использовать стимулированное излучение для значительного усиления пучка падающего излучения; в то время как это невозможно, когда происходит спонтанное излучение.