Émission spontanée vs stimulée
L'émission fait référence à l'émission d'énergie sous forme de photons lorsqu'un électron effectue une transition entre deux niveaux d'énergie différents. De manière caractéristique, les atomes, les molécules et les 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 l'absorption et l'émission d'énergie. Lorsque l'absorption a lieu, les électrons passent à 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 n'y résideront pas éternellement. Par conséquent, ils descendent à un état excité inférieur ou au niveau du sol en émettant la quantité d'énergie qui correspond à l'écart 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
Il s'agit d'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 être dans les états excités pour toujours car tout système préfère être dans un état stable à faible 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 d'une mesure visant à amener le système à un état plus stable.
Lorsqu'une émission spontanée se produit, alors que l'électron passe d'un état d'énergie à l'autre, 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 descend à un état excité inférieur ou état fondamental 2) 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. La fluorescence et l'énergie thermique sont ainsi libérées.
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 à travers un état de transition qui possède un champ dipolaire et agit comme un petit dipôle. Par conséquent, lorsqu'il est sous l'influence d'un champ électromagnétique externe, la probabilité que l'électron entre dans l'état de transition est augmentée.
Ceci est vrai aussi bien pour l'absorption que pour l'émission. Lorsqu'un stimulus électromagnétique, tel qu'une onde incidente, traverse le système, les électrons au niveau du sol peuvent facilement osciller et passer à l'état de transition dipolaire dans lequel la transition vers un niveau d'énergie supérieur pourrait avoir lieu. De même, lorsqu'une onde incidente traverse le système, les électrons qui sont déjà dans des états excités attendant de descendre pourraient facilement entrer dans l'état dipolaire de transition en réponse à l'onde électromagnétique externe et libéreraient leur excès d'énergie pour descendre à un état excité inférieur. état ou état fondamental. Lorsque cela se produit, puisque le faisceau incident n'est pas absorbé dans ce cas, il sortira également du système avec les quanta d'énergie nouvellement libérés en raison de la transition de l'électron vers un niveau d'énergie inférieur libérant 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) L'entrée de l'onde incidente 2) L'électron dans un état excité descend à un état excité inférieur ou 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 l'émission spontanée et l'émission stimulée ?
• L'émission spontanée ne nécessite pas de stimulus électromagnétique externe pour libérer de l'énergie, alors que l'émission stimulée nécessite des stimuli électromagnétiques externes 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 libérées.
• La probabilité qu'une émission stimulée se produise est plus élevée que la probabilité qu'une émission spontanée se produise car les stimuli électromagnétiques externes augmentent la probabilité d'atteindre l'état de transition dipolaire.
• En faisant correspondre 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 lorsqu'une émission spontanée a lieu.
