Spontane vs Gestimuleerde Emissie
Emissie verwys na die vrystelling van energie in fotone wanneer 'n elektron oorgaan tussen twee verskillende energievlakke. Kenmerkend is dat atome, molekules en ander kwantumstelsels bestaan uit baie energievlakke wat die kern omring. Elektrone woon in hierdie elektronvlakke en gaan dikwels tussen vlakke deur deur die absorpsie en vrystelling van energie. Wanneer absorpsie plaasvind, beweeg elektrone na 'n hoër energietoestand wat 'n 'opgewonde toestand' genoem word, en die energiegaping tussen die twee vlakke is gelyk aan die hoeveelheid energie wat geabsorbeer word. Net so sal elektrone in die opgewekte toestande nie vir ewig daarin woon nie. Daarom kom hulle af na 'n laer opgewekte toestand of na die grondvlak deur die hoeveelheid energie uit te straal wat ooreenstem met die energiegaping tussen die twee oorgangstoestande. Daar word geglo dat hierdie energieë geabsorbeer en vrygestel word in kwanta of pakkies diskrete energie.
Spontane Emissie
Dit is een metode waarin emissie plaasvind wanneer 'n elektron oorgaan van 'n hoër energievlak na 'n laer energievlak of na die grondtoestand. Absorpsie is meer gereeld as emissie aangesien die grondvlak oor die algemeen meer bevolk is as die opgewonde state. Daarom is meer elektrone geneig om energie te absorbeer en hulself opgewonde te maak. Maar na hierdie proses van opwekking, soos hierbo genoem, kan elektrone nie vir ewig in die opgewekte toestande wees nie, aangesien enige stelsel dit verkies om in 'n laer-energie-stabiele toestand te wees eerder as om in 'n hoë-energie-onstabiele toestand te wees. Daarom is opgewonde elektrone geneig om hul energie vry te stel en terug te keer na die grondvlakke. In 'n spontane emissie vind hierdie emissieproses plaas sonder die teenwoordigheid van 'n eksterne stimulus/magnetiese veld; vandaar die naam spontaan. Dit is slegs 'n maatstaf om die stelsel na 'n meer stabiele toestand te bring.
Wanneer 'n spontane emissie plaasvind, soos die elektron oorgaan tussen die twee energietoestande, word 'n energiepakkie wat ooreenstem met die energiegaping tussen die twee toestande as 'n golf vrygestel. Daarom kan 'n spontane emissie in twee hoofstappe geprojekteer word; 1) Elektron in 'n opgewekte toestand kom neer op 'n laer opgewekte toestand of grondtoestand 2) Die gelyktydige vrystelling van 'n energiegolf wat energie dra wat ooreenstem met die energiegaping tussen die twee oorgangstoestande. Fluoresentasie en termiese energie word op hierdie manier vrygestel.
Gestimuleerde emissie
Dit is die ander metode waarin emissie plaasvind wanneer 'n elektron oorgaan van 'n hoër energievlak na 'n laer energievlak of na die grondtoestand. Soos die naam egter aandui, vind emissie hierdie keer plaas onder die invloed van eksterne stimuli soos 'n eksterne elektromagnetiese veld. Wanneer 'n elektron van een energietoestand na 'n ander beweeg, doen dit dit deur 'n oorgangstoestand wat 'n dipoolveld besit en soos 'n klein dipool optree. Daarom, wanneer onder die invloed van 'n eksterne elektromagnetiese veld, word die waarskynlikheid van die elektron om die oorgangstoestand te betree, verhoog.
Dit is waar vir beide absorpsie en emissie. Wanneer 'n elektromagnetiese stimulus soos 'n invallende golf deur die sisteem gevoer word, kan elektrone in die grondvlak maklik ossilleer en na die oorgangsdipooltoestand kom waardeur die oorgang na 'n hoër energievlak kan plaasvind. Net so, wanneer 'n invallende golf deur die sisteem beweeg word, kan elektrone wat reeds in opgewekte toestande is en wag om af te kom maklik die oorgangsdipooltoestand binnegaan in reaksie op die eksterne elektromagnetiese golf en sal die oortollige energie daarvan vrystel om af te kom na 'n laer opgewekte staat of grondtoestand. Wanneer dit gebeur, aangesien die invallende straal nie in hierdie geval geabsorbeer word nie, sal dit ook uit die sisteem kom met die nuut vrygestelde energiekwanta as gevolg van die oorgang van die elektron na 'n laer energievlak wat 'n energiepakkie vrystel om by die energie van die gaping tussen die onderskeie state. Daarom kan gestimuleerde emissie in drie hoofstappe geprojekteer word; 1) Betreding van die invallende golf 2) Elektron in 'n opgewekte toestand kom neer op 'n laer opgewekte toestand of grondtoestand 3) Die gelyktydige vrystelling van 'n energiegolf wat energie dra wat ooreenstem met die energiegaping tussen die twee oorgangstoestande tesame met die transmissie van die voorvalstraal. Die beginsel van gestimuleerde emissie word gebruik in die versterking van lig. Bv. LASER-tegnologie.
Wat is die verskil tussen Spontane Emissie en Gestimuleerde Emissie?
• Spontane emissie vereis nie 'n eksterne elektromagnetiese stimulus om energie vry te stel nie, terwyl gestimuleerde emissie wel eksterne elektromagnetiese stimuli vereis om energie vry te stel.
• Tydens spontane emissie word slegs een energiegolf vrygestel, maar tydens gestimuleerde emissie word twee energiegolwe vrygestel.
• Die waarskynlikheid dat gestimuleerde emissie sal plaasvind, is hoër as die waarskynlikheid dat spontane emissie sal plaasvind aangesien eksterne elektromagnetiese stimuli die waarskynlikheid verhoog om die dipooloorgangstoestand te bereik.
• Deur die energiegapings en invalfrekwensies behoorlik te pas, kan gestimuleerde emissie gebruik word om die invallende stralingsbundel grootliks te versterk; terwyl dit nie moontlik is wanneer spontane emissie plaasvind nie.
