Spontanea eligo

En fiziko, spontanea eligo estas procezo per kiu luma fonto kiel atomo, molekulo aŭ atomkerno en ekscitita stato spertas trairon al la tera stato kaj disradias fotonon. Spontanea eligo de lumo aŭ luminesko estas fundamenta procezo kiu ludas esencan rolon en multaj fenomenoj en naturo. Laseroj uzas la spontanean eligon por starto, dum laboro ili operacias per plivigligita eligo anstataŭe. Se luma fonto (la atomo) estas en la ekscitita stato kun energio E2, ĝi povas spontanee disfali al la tera stato, kun energio E1, liberigante la diferenco en energio inter la du ŝtatoj kiel fotono. La fotono havas angulan frekvencon ω {\displaystyle \omega } kaj energion ħω: E2 - E1 = ħω kie ħ estas la malpligrandigita konstanto de Planck. En spontanea eligo la fazo de la fotono kaj la direkto en kiu ĝi propagas estas hazardaj. Ĉi tio ne estas vera por plivigligita eligo. Se la kvanto de lumaj fontoj en la ekscitita stato estas N, la kurzo je kiu N disfalas estas: ∂ N ∂ t = − A 21 N {\displaystyle {\frac {\partial N}{\partial t}}=-A_{21}N} kie A21 estas la kurzo de spontanea eligo. En la kurzo-ekvacio A21 estas proporcieca konstanto por ĉi tiu aparta trairo ĉe ĉi tiu aparta luma fonto. La konstanto estas nomata kiel la ejnŝtejna A koeficiento, kaj havas unuoj s−1. La donita pli supre ekvacio povas esti solvita kiel N ( t ) = N ( 0 ) e − A 21 t = N ( 0 ) e − Γ r a d t {\displaystyle N(t)=N(0)e^{-A_{21}t}=N(0)e^{-\Gamma _{rad}t}} kie N(0) estas la komenca kvanto de lumaj fontoj en la ekscitita stato; t estas la tempo; Γrad estas la elradianta disfala kurzo de la trairo. La kvanto de ekscititaj ŝtatoj N tial disfalas eksponente kun tempo, simila al radiaktiveco. La elradianta disfala kurzo Γrad estas inverse proporcie kun la vivperiodo τ21: A 21 = Γ r a d = 1 τ 21 {\displaystyle A_{21}=\Gamma _{rad}={\frac {1}{\tau _{21}}}} Post tempodaŭro τ21, la kvanto de ekscititaj statoj estas 1/e≈0,368 de ĝia originala valoro.