Ljusutsändning

Ljusutsändning är processen där energi i ett fysiskt system omvandlas till elektromagnetisk strålning, vanligtvis i form av fotoner. I atomer och molekyler uppstår ljus när elektroner övergår från ett övre energitillstånd till ett nedre, där energiändringen ΔE = hν motsvarar fotonens energi. Ljusutsändning kan vara spontan, då övergången sker utan yttre påverkan, eller stimulerad, då ett närliggande foton av samma energi orsakar en emission med liknande frekvens och fas. Stimulerad utsändning är central i laserforskning och -teknik.

I praktiken kan utsändningen vara radiativ eller icke-radiativ; i det senare fallet omvandlas excitationens energi till värme via processer som vibrational relaxation eller intern övergång. Emissionens spektrum speglar nivåstrukturen och populationsfördelningen i övre tillstånd; atomer och små molekyler ger ofta linjespektrum, medan varma eller tätt packade system ger breda, kontinuerliga spektra enligt Plancks lag.

Viktiga begrepp inkluderar energiförändringen ΔE, fotonens våglängd λ, intensitet och spektral fördelning. Mått som strålningsintensitet, irradians och spektral radians används för att beskriva hur starkt ljuset utsänds vid olika våglängder.

Praktiska tillämpningar omfattar belysning (LED, glödlampor, lysrör), bildskärmsteknik, lasersystem och spektroskopi. Ljusutsändning ligger till grund för förståelsen av både naturliga fenomen – som stjärnors färg – och teknik för kommunikation och observation.