Emision espontanea

Emisión espontánea

De Wikipedia, la enciclopedia libre

Saltar a navegación, búsqueda
En física, se denomina emisión espontánea al proceso por el cual un átomo, una molécula o un núcleo, en un estado excitado, pasa a un estado de energía más bajo. Como se cumple el principio de conservación de la energía, el resultado es la emisión de un fotón.

|Contenido|
|[ocultar] |
|1 Descripción |
|2 Clases de decaimiento |
|3 Teoría |
|4 Emisión espontánea en semiconductores|
|5 Véase también |

[pic]Descripción [editar]

Si el átomo se encuentra en un estado excitado caracterizado por la energía E2, puede espontáneamente al estado fundamental, caracterizado por la energía E1, tras un período muy breve, que dependerá de lo probable que sea el tránsito. En este proceso se emite la diferencia deenergías entre los dos estados en forma de fotón. El fotón tendrá una frecuencia ν y una energía hν, es decir: E2 - E1 = hν, donde h es la llamada constante de Planck. La fase del fotón, en la emisión espontánea, es aleatoria al igual que la dirección de propagación de este. En la emisión estimulada no ocurre de la misma forma.
Un diagrama de los niveles de energía que ilustran el proceso sepueden apreciar en la siguiente figura:
[pic]
[pic]
Esquema en el que se aprecia la emisión espontánea de un fotón
En un conjunto numeroso de tales átomos, si el número de átomos en el estado excitado viene dado por N, la porción de átomos en la cual ocurre la emisión espontánea viene dado por:
[pic]
donde A21 es una constante de proporcionalidad para esta transición particular en estaporción de átomos particulares. (La constante es el llamado coeficiente de Einstein A.) el índice de la emisión es así proporcional al número de átomos en el estado excitado, N. La ecuación anteriormente propuesta se puede resolver y su solución es:
[pic]
donde N(0) es el número inicial de átomos en el estado excitado, y τ21 es el tiempo de vida media de la transición, τ21 = (A21)-1.Puede comprobarse que la emisión espontánea tiene lugar de una manera bastante similar a la desintegración de partículas radiactivas. En particular, el tiempo de vida media es un concepto análogo a la vida media de la transición.

Clases de decaimiento [editar]

El decaimiento o relajación puede ser de dos clases: radiativo y no radiativo. En la relajación no radiativa, la energía se absorbe enforma de fotones, implicados en el calor. La relajación no radiativa es casi imposible de medir y no se puede deducir excepto en partículas muy pequeñas, porque la diferencia de temperaturas, antes y después de una relajación, es tan pequeña que, en la práctica, es del orden de magnitud del ruido de cualquier medida.
Las relajaciones no radiativas se dan cuando la diferencia de energías entreniveles es muy pequeña y, ocurren, usualmente, en una escala de tiempo mucho más corta que las transiciones radiativas. En muchos materiales (por ejemplo, semiconductores), los electrones saltan rápidamente desde un nivel de alta energía a un nivel meta-estable, vía transiciones no radiativas de muy baja diferencia energética y posteriormente se baja al nivel fundamental mediante una transiciónóptica o radiativa (esta transición final es la transición sobre la banda de huecos en semiconductores). Las transiciones no radiativas de gran diferencia de energía, no ocurren con frecuencia porque la estructura cristalina no puede soportar, generalmente, vibraciones amplias sin que los enlaces se rompan (cosa que no sucede generalmente en la relajación). Los estados meta-estables presentan...