Emissi?? estimulada
De Viquip??dia
L'emissi?? estimulada ??s el proc??s pel qual un electr?? d'un ??tom o mol??cula en un estat excitat ??s pertorbat per un fot?? incident i cau a un estat de menor energia, amb la conseg??ent emissi?? d'un segon fot??, id??ntic al fot?? incident (mateixa freq????ncia i fase). Es tracta d'un dels processos b??sics d'interacci?? radiaci??-mat??ria (els altres dos s??n l'absorci?? i l'emissi?? espont??nia). A difer??ncia del qu?? passa a l'absorci??, en aquest proc??s el fot?? incident no desapareix. El proc??s ??s totalment qu??ntic, tot i que es pot entendre amb un tractament semicl??ssic (descripci?? cl??ssica del camp electromagn??tic i descripci?? qu??ntica de l'??tom), i ??s la base de funcionament del l??ser, per exemple.
En pres??ncia d'un camp electromagn??tic extern, un ??tom oscil??lar?? com un dipol i una conseq????ncia d'aquesta oscil??laci?? ??s que afavoreix la caiguda dels electrons cap a nivells m??s baixos d'energia i, conseg??entment, l'emissi?? de radiaci?? electromagn??tica. Quan els fotons incidents (??s a dir, el camp electromagn??tic) tenen una freq????ncia que coincideix amb alguna transici?? entre dos estats electr??nics qualssevol de l'??tom o mol??cula, els fotons emesos tindran la mateixa fase, la mateixa freq????ncia i la mateixa direcci?? que els incidents.
Per modelar el proc??s suposem que un electr?? es troba inicialment en un estat excitat d'energia E2 i que tamb?? existeix l'estat de menor energia E1; si aquest ??tom ??s pertorbat per un fot?? la freq????ncia del qual ??s
??s a dir, coincideix amb l'interval d'energia entre els dos nivells, s'emetr?? un fot?? id??ntic al primer (h ??s la constant de Planck). El proc??s est?? representat esquem??ticament a continuaci??:
En un grup de N ??toms o mol??cules en estat excitat i pertorbats per una densitat de fotons ??(??) la velocitat a qu?? es produeix el proc??s d'emissi?? estimulada (i, per tant, l'emissi?? de fotons) ??s donada per la relaci??
on B21 s'anomena coeficient B d'Einstein i ??s particular per a cada transici?? entre estats considerada. Fixem-nos que el ritme de transici?? ??s directament proporcional al nombre d'??toms en estat excitat i tamb?? a la densitat de fotons de la radiaci?? incident. Malgrat que la soluci?? d'aquesta equaci?? diferencial ??s una funci?? exponencial decreixent (vegeu emissi?? espont??nia), en pres??ncia de fotons incidents tamb?? es produeix el proc??s d'absorci??, de manera que en realitat s'ha de solucionar aquesta equaci?? per?? ampliada amb el terme corresponent a l'absorci??. Cal remarcar que el punt clau de l'emissi?? estimulada ??s que els fotons emesos s??n id??ntics als incidents, i aix?? d??na lloc a que la llum emesa sigui coherent, caracter??stica b??sica per comprendre els processos d'interfer??ncia en ??ptica.
