Emisión espontánea es el proceso fundamental de generación de luz. Así es como funciona:
* Estado excitado: Un átomo o molécula absorbe energía, lo que hace que un electrón salte a un nivel de energía más alto.
* Transición: El electrón excitado es inestable y, naturalmente, quiere regresar a su estado fundamental (nivel de energía más bajo).
* Emisión de fotones: Para hacer esto, el electrón libera la energía absorbida como un fotón de luz. Esto sucede al azar, y la dirección y la fase del fotón son impredecibles.
Emisión estimulada es un mecanismo diferente donde la emisión de la luz está influenciada por la luz existente.
* Interacción de fotón: Un fotón con la misma energía que la diferencia de energía entre el estado excitado y el estado fundamental interactúa con el átomo excitado.
* Transición forzada: Esta interacción obliga al electrón excitado a hacer la transición al estado fundamental, emitiendo un segundo fotón.
* Fotón idéntico: El fotón emitido es idéntico al fotón que interactúa en términos de frecuencia, fase y dirección.
Aquí hay una tabla que resume las diferencias clave:
| Característica | Emisión espontánea | Emisión estimulada |
| --- | --- | --- |
| Causa: | Transición natural de un electrón excitado | Interacción con un fotón de la misma energía |
| Dirección de luz: | Aleatorio | Igual que el fotón de interacción |
| fase de luz: | Aleatorio | Igual que el fotón de interacción |
| frecuencia de luz: | Específico de la diferencia de energía entre los estados excitados y terrestres | Igual que el fotón de interacción |
| Eficiencia: | Bajo | Alto |
| Aplicaciones: | Bombillas incandescentes, LED | Láser, Masers |
En términos simples:
* Emisión espontánea es como una pantalla de fuegos artificial aleatoria, donde cada explosión emite luz en una dirección y color diferentes.
* Emisión estimulada es como una pantalla de fuegos artificial sincronizado, donde todos los fuegos artificiales explotan al mismo tiempo, creando un haz de luz fuerte y coherente.
El poder de la emisión estimulada:
La emisión estimulada es la base de los láseres y los masers. Al proporcionar una corriente constante de fotones (a menudo a través de una cavidad óptica), podemos amplificar la emisión de luz a través de la emisión estimulada, lo que resulta en un haz altamente enfocado y coherente.
En contraste, la emisión espontánea es la base de las bombillas y los LED, donde la luz se genera aleatoriamente y no tan intensamente o direccionalmente.
