Emisja spontaniczna

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).

Liczba przejść spontanicznych ${\displaystyle dN_{e}}$ ze stanu wzbudzonego do niższego stanu energetycznego w krótkim przedziale czasu ${\displaystyle dt}$ zależy proporcjonalnie od aktualnej liczby ${\displaystyle N(t)}$ cząstek w stanie wzbudzonym, tj.

${\displaystyle dN_{e}\propto Ndt,}$

przy czym współczynnik proporcjonalności jest stałą liczbą, specyficzną dla danego przejścia w atomie / cząsteczce i nosi nazwę współczynnika emisji (stała wprowadzona przez Einsteina). Różnica ${\displaystyle dN=N(t+dt)-N(t)}$ między liczbą liczba atomów / cząsteczek na końcu czasu ${\displaystyle dt}$ i na jego początku jest liczbą ujemną (${\displaystyle dN=-dN_{e}}$), stąd prawo emisji spontanicznej ma postać:

${\displaystyle dN=-A_{2\to 1}Ndt,}$

gdzie:

${\displaystyle A_{2\to 1}}$ - współczynniki emisji przy przejściu z poziomu wzbudzonego 2 do poziomu 1.