Emisión espontánea

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.

Descripción

Si el átomo se encuentra en un estado excitado caracterizado por la energía E2, puede <<decaer>> 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 de energías entre los dos estados en forma de fotón. El fotón tendrá una frecuencia ν y una energía , es decir: E1 - E0 = 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 se pueden apreciar en la siguiente figura:

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:

donde A21 es una constante de proporcionalidad para esta transición particular en esta porción 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:

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.

Other Languages