luminescenza stimolata
luminescenza stimolata
Emissione di radiazione elettromagnetica, detta anche indotta, da parte di una specie chimica atomica o molecolare che si trova in uno stato eccitato, determinata dalla presenza di una radiazione di frequenza pari o simile a quella emessa. L’analisi di questo fenomeno è stata formulata per la prima volta da Albert Einstein nel 1925, il quale mise in evidenza che nell’emissione di radiazione da un atomo o da una molecola eccitati si devono considerare due diversi processi, l’emissione (luminescenza) spontanea e quella indotta. Quando un atomo o una molecola vengono investiti da una radiazione, può avere luogo il passaggio da uno stato n a uno stato m a energia maggiore in seguito all’assorbimento di un fotone di adeguata frequenza. La velocità del processo è proporzionale all’intensità della radiazione incidente. La transizione inversa da m a n può però avvenire in due modi: la prima modalità è spontanea (cioè non influenzata da fattori esterni) e consiste nell’emissione di un fotone con una frequenza pari a quella di transizione fra i due stati, con conseguente ritorno della molecola nel suo stato fondamentale. La seconda emissione, chiamata stimolata o indotta, è invece influenzata dalla presenza della radiazione ed è proporzionale alla sua intensità. Se si assume che il sistema si trovi in condizioni di equilibrio termico e che quindi la distribuzione degli atomi tra i loro diversi stati eccitati sia determinata dalla legge di Boltzmann, e che ci si trovi inoltre in condizioni cinetiche stazionarie, per cui la velocità del processo di eccitazione è uguale alla somma di quelle di ritorno allo stato fondamentale, si ricava la legge proposta da Planck per descrivere lo spettro del corpo nero. La radiazione indotta, a differenza di quella spontanea, è in un certo senso vincolata a quella che l’ha generata poiché ne possiede alcune peculiari caratteristiche quali la fase, la frequenza e la direzione. Pertanto le due radiazioni si sommano dando origine a una emissione coerente. Questo effetto ha trovato un’importante applicazione nella fabbricazione dei laser.