Разница между спонтанным и вынужденным излучением

2024 Автор: Mildred Bawerman | [email protected]. Последнее изменение: 2023-12-16 08:42

Спонтанное и вынужденное излучение

Эмиссия относится к испусканию энергии фотонов, когда электрон переходит между двумя разными уровнями энергии. Как правило, 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 излучения энергии. Когда происходит поглощение, электроны переходят в более высокое энергетическое состояние, называемое «возбужденным состоянием», а энергетический зазор между двумя уровнями равен количеству поглощенной энергии. Точно так же электроны в возбужденных состояниях не будут оставаться там вечно. Следовательно, они переходят в более низкое возбужденное состояние или на основной уровень, излучая количество энергии, которое соответствует энергетической щели между двумя состояниями перехода. Считается, что эти энергии поглощаются и высвобождаются в виде квантов или пакетов дискретной энергии.

Спонтанное излучение

Это один из методов, 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 эмиссия, поскольку основной уровень обычно более заселен, чем возбужденные состояния. Следовательно, большее количество электронов имеет тенденцию поглощать энергию и возбуждать себя. Но после этого процесса возбуждения, как упоминалось выше, электроны не могут находиться в возбужденном состоянии вечно, поскольку любая система предпочитает пребывание в стабильном состоянии с более низкой энергией, а не в нестабильном состоянии с высокой энергией. Следовательно, возбужденные электроны стремятся высвободить свою энергию и вернуться на основной уровень. При спонтанном излучении этот процесс излучения происходит без внешнего воздействия / магнитного поля; отсюда и название спонтанное. Это исключительно мера приведения системы в более стабильное состояние.

Когда происходит спонтанное излучение, когда электрон переходит между двумя энергетическими состояниями, энергетический пакет, соответствующий энергетической щели между двумя состояниями, высвобождается в виде волны. Следовательно, спонтанное излучение можно спроектировать в два основных этапа; 1) Электрон в возбужденном состоянии переходит в более низкое возбужденное состояние или основное состояние. 2) Одновременное высвобождение энергетической волны, несущей энергию, которая соответствует энергетической щели между двумя переходными состояниями. Таким образом высвобождаются флуоресценция и тепловая энергия.

Вынужденное излучение

Это другой метод, при 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 временное излучение происходит под влиянием внешних раздражителей, таких как внешнее электромагнитное поле. Когда электрон переходит из одного энергетического состояния в другое, он делает это через переходное состояние, которое обладает дипольным полем и действует как маленький диполь. Следовательно, 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 основном уровне могут легко колебаться и переходить в переходное дипольное состояние, в результате чего может происходить переход на более высокий энергетический уровень. Аналогичным образом, когда падающая волна проходит через систему, электроны, которые уже находятся в возбужденном состоянии и ждут, чтобы спуститься, могут легко войти в переходное дипольное состояние в ответ на внешнюю электромагнитную волну и высвободить свою избыточную энергию, чтобы перейти в более низкое возбужденное состояние. состояние или основное состояние. Когда это происходит, поскольку падающий луч в этом случае не поглощается,он также выйдет из системы с новыми квантами энергии из-за перехода электрона на более низкий уровень энергии, высвобождая пакет энергии, соответствующий энергии промежутка между соответствующими состояниями. Следовательно, стимулированное излучение можно спроектировать в три основных этапа; 1) Вхождение падающей волны 2) Электрон в возбужденном состоянии переходит в более низкое возбужденное состояние или основное состояние 3) Одновременное высвобождение энергетической волны, несущей энергию, которая соответствует энергетическому зазору между двумя переходными состояниями вместе с передачей падающий луч. Принцип стимулированного излучения используется при усилении света. Например, ЛАЗЕРНАЯ технология.1) Вхождение падающей волны 2) Электрон в возбужденном состоянии переходит в более низкое возбужденное состояние или основное состояние 3) Одновременное высвобождение энергетической волны, несущей энергию, которая соответствует энергетическому зазору между двумя переходными состояниями вместе с передачей падающий луч. Принцип стимулированного излучения используется при усилении света. Например, ЛАЗЕРНАЯ технология.1) Вхождение падающей волны 2) Электрон в возбужденном состоянии переходит в более низкое возбужденное состояние или основное состояние 3) Одновременное высвобождение энергетической волны, несущей энергию, которая соответствует энергетическому зазору между двумя переходными состояниями вместе с передачей падающий луч. Принцип стимулированного 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 высвобождения энергии, тогда как вынужденное излучение требует внешних электромагнитных стимулов для высвобождения энергии.

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

• Вероятность возникновения стимулированного излучения выше, чем вероятность возникновения спонтанного излучения, поскольку внешние электромагнитные стимулы увеличивают вероятность достижения дипольного переходного состояния.

• При правильном согласовании энергетических зазоров и частот падающего излучения стимулированное излучение может использоваться для значительного усиления падающего пучка излучения; тогда как это невозможно при спонтанном излучении.