thumb|350px|A – atom w stanie wzbudzonym (elektron na poziomie o energii E2)B – emisja fotonu (hν)C – atom w niskim stanie energii (elektron na poziomie E1<E2)
Emisja spontaniczna – emisja fotonów przez atom, cząsteczkę, ciecz, ciało stałe, plazmę, znajdujące się w indywidualnym stanie wzbudzonym lub kolektywnym stanie wzbudzonym (np. kondensat Bosego-Einsteina), zachodząca w sposób samorzutny, której towarzyszy przejście atomu / cząsteczki / cieczy / ciała stałego do niższego poziomu energetycznego; wiąże się z przejściami elektronów do niższych stanów orbitalnych w atomach / cząsteczkach, zmianą stanów spinowych elektronów w atomach / cząsteczkach / ciałach stałych, czy też dotyczy przejść cząsteczek do niższych stanów rotacyjnych lub oscylacyjnych.
Zjawisko to odpowiada np. za świecenie rozgrzanych gazów, cieczy i ciał stałych, plazmy (gwiazdy, zorza polarna), świecenie urządzeń technicznych (żarówki, świetlówki, diody LED itd.). link=https://en.wikipedia.org/wiki/File:CF3I_spectrum2.png|prawo|mały|347x347px|Fragment widma przejść rotacyjnych trifluorojodometanu Liczba przejść spontanicznych ze stanu wzbudzonego do niższego stanu energetycznego w krótkim przedziale czasu zależy proporcjonalnie od aktualnej liczby cząstek w stanie wzbudzonym, tj.
przy czym współczynnik proporcjonalności jest stałą liczbą, specyficzną dla danego przejścia w atomie / cząsteczce i nosi nazwę współczynnika emisji (stała wprowadzona przez Einsteina). Różnica między liczbą liczba atomów / cząsteczek na końcu czasu i na jego początku jest liczbą ujemną , stąd prawo emisji spontanicznej ma postać: link=https://en.wikipedia.org/wiki/File:CuO2-plane_in_high_Tc_superconductor.png|prawo|mały|342x342px|Wzbudzenia orbitali 3d miedzi na płaszczyźnie nadprzewodnika wysokotemperaturowego. Stan podstawowy (niebieski) to orbitale x2–y2; orbitale wzbudzone są w kolorze zielonym; strzałki ilustrują nieelastyczne rozpraszanie promieniowania rentgenowskiego, powodujące przejścia do stanów wzbudzonych
gdzie: – współczynniki emisji przy przejściu z poziomu wzbudzonego 2 do poziomu 1.
Prawo zaniku stanów wzbudzonych w emisji spontanicznej Jeśli w układzie wielu atomów / cząsteczek w stanie wzbudzonym nie następują nowe wzbudzenia, to liczba atomów / cząsteczek pozostających w stanie wzbudzenia maleje z czasem wg wzoru:
gdzie: – początkowa liczba wzbudzonych atomów, w chwili Współczynnik emisji jest związany ze średnim czasem życia poziomu wzbudzonego i czasem połowicznego rozpadu poziomu wzbudzonego w sposób:
przy czym przez czas połowicznego rozpadu rozumie się tu czas, po którym zostanie połowa atomów / cząsteczek w stanie wzbudzonym z początkowej liczby .
Zjawisko zaniku stanów wzbudzonych jest opisane takim samym równaniem jak np. zjawisko rozpadu promieniotwórczego jąder atomowych, przy czym pojęcia czasu życia jąder atomowych i czasu połowicznego rozpadu jader ściśle odpowiadają pojęciom czasu życia poziomów wzbudzonych i czasu połowicznego zaniku stanów wzbudzonych.
Inne sposoby emisji promieniowania emisja wymuszona promieniowanie elektromagnetyczne cząstek obdarzonych ładunkiem podczas hamowania, przyspieszania, zmiany kierunku ruchu np. promieniowanie cyklotronowe, promieniowanie synchrotronowe, promieniowanie Czerenkowa.
Zobacz też laser prawo Plancka widmo promieniowania
Bibliografia David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker Podstawy fizyki, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2013. Claude Cohen-Tannoudji, Bernard Diu, Frank Laloe, Quantum Mechanics 1, Wiley J., 2006, . Claude Cohen-Tannoudji, Bernard Diu, Frank Laloe, Quantum Mechanics 2, Wiley J., 2006, .
Linki zewnętrzne Ten proces atomowy zapoczątkował mechanikę kwantową (ang.)
Kategoria:Mechanika kwantowa