Différence entre les émissions spontanées et stimulées

Émission spontanée vs émission stimulée

L'émission se réfère à l'émission d'énergie dans les photons lorsqu'un électron fait la transition entre deux niveaux d'énergie différents. De manière caractéristique, les atomes, molécules et autres systèmes quantiques sont constitués de nombreux niveaux d'énergie entourant le noyau. Les électrons résident dans ces niveaux d'électrons et transitent souvent entre les niveaux par absorption et émission d'énergie. Lorsque l'absorption a lieu, les électrons se déplacent vers un état d'énergie plus élevé appelé "état excité" et l'écart d'énergie entre les deux niveaux est égal à la quantité d'énergie absorbée. De même, les électrons dans les états excités ne résideront pas là pour toujours. Par conséquent, ils tombent dans un état d'excitation inférieure ou au niveau du sol en émettant la quantité d'énergie correspondant à la différence d'énergie entre les deux états de transition. On pense que ces énergies sont absorbées et libérées en quanta ou en paquets d’énergie discrète.

Émission spontanée

C'est une méthode dans laquelle l'émission a lieu lorsqu'un électron passe d'un niveau d'énergie supérieur à un niveau d'énergie inférieur ou à l'état fondamental. L'absorption est plus fréquente que l'émission car le niveau du sol est généralement plus peuplé que les états excités. Par conséquent, plus d'électrons ont tendance à absorber de l'énergie et à s'exciter. Mais après ce processus d'excitation, comme mentionné ci-dessus, les électrons ne peuvent pas rester dans les états excités car un système préfère rester dans un état stable à basse énergie plutôt que dans un état instable à haute énergie. Par conséquent, les électrons excités ont tendance à libérer leur énergie et à retourner au niveau du sol. Dans une émission spontanée, ce processus d'émission se produit sans la présence d'un stimulus externe / champ magnétique; d'où le nom spontané. Il s’agit uniquement de ramener le système à un état plus stable.

Lorsqu'une émission spontanée se produit, alors que l'électron fait la transition entre les deux états d'énergie, un paquet d'énergie correspondant à l'écart d'énergie entre les deux états est libéré sous forme d'onde. Par conséquent, une émission spontanée peut être projetée en deux étapes principales; 1) L'électron dans un état excité revient à un état excité inférieur ou à un état fondamental 2) La libération simultanée d'une onde d'énergie transportant une énergie correspondant à l'écart d'énergie entre les deux états de transition. La fluorescence et l'énergie thermique sont libérées de cette façon.

Émission stimulée

C'est l'autre méthode dans laquelle l'émission a lieu lorsqu'un électron passe d'un niveau d'énergie supérieur à un niveau d'énergie inférieur ou à l'état fondamental. Cependant, comme son nom l'indique, cette émission temporelle a lieu sous l'influence de stimuli externes tels qu'un champ électromagnétique externe. Lorsqu'un électron passe d'un état d'énergie à un autre, il le fait par un état de transition qui possède un champ dipolaire et agit comme un petit dipôle. Par conséquent, sous l'influence d'un champ électromagnétique externe, la probabilité que l'électron entre dans l'état de transition augmente.

Cela est vrai tant pour l'absorption que pour l'émission. Lorsqu'un stimulus électromagnétique, tel qu'une onde incidente, passe à travers le système, les électrons du niveau du sol peuvent facilement osciller et atteindre l'état de dipôle de transition permettant le passage à un niveau d'énergie supérieur. De même, lorsqu’une onde incidente passe dans le système, les électrons déjà dans des états excités en attente de descendre pourraient facilement entrer dans l’état dipolaire de transition en réponse à l’onde électromagnétique externe et libéreraient son excès d’énergie pour redescendre à un niveau excité inférieur. état ou état fondamental. Lorsque cela se produit, le faisceau incident n'étant pas absorbé dans ce cas, il sortira également du système avec les quanta d'énergie nouvellement libérés en raison du passage de l'électron à un niveau d'énergie inférieur, libérant ainsi un paquet d'énergie correspondant à l'énergie de l'écart entre les états respectifs. Par conséquent, l’émission stimulée peut être projetée en trois étapes principales; 1) Entrée de l'onde incidente 2) L'électron dans un état excité revient à un état excité inférieur ou à un état fondamental 3) La libération simultanée d'une onde d'énergie transportant de l'énergie qui correspond à l'écart d'énergie entre les deux états de transition avec la transmission de le faisceau incident. Le principe de l'émission stimulée est utilisé dans l'amplification de la lumière. Par exemple. Technologie LASER.

Quelle est la différence entre une émission spontanée et une émission stimulée?

• L'émission spontanée ne nécessite pas de stimulus électromagnétique externe pour libérer de l'énergie, tandis que l'émission stimulée nécessite un stimulus électromagnétique externe pour libérer de l'énergie..

• Lors d'une émission spontanée, une seule onde d'énergie est libérée, mais lors d'une émission stimulée, deux ondes d'énergie sont émises..

• La probabilité d’émission stimulée est supérieure à la probabilité d’émission spontanée car un stimuli électromagnétique externe augmente la probabilité d’atteindre l’état de transition dipolaire..

• en adaptant correctement les écarts d'énergie et les fréquences incidentes, l'émission stimulée peut être utilisée pour amplifier considérablement le faisceau de rayonnement incident; alors que cela n’est pas possible lorsque l’émission spontanée a lieu.