fotonutsläpp

Fotonutsläpp är processen där ett kvantsystem, exempelvis en atom, molekyl eller nanostruktur, avger en foton när det övergår från en högre energinivå till en lägre. Energin hos det utsända fotonet motsvarar övergångens energiskillnad och ges av E = hν = hc/λ.

De viktigaste mekanismerna är spontan emission, där övergången inträffar utan yttre perturbation, och stimulerad emission, där närvaron av en foton med rätt energi ökar sannolikheten för övergången. Spontan emission ger normalt en specifik spektral linje kopplad till övergången, medan stimulerad emission leder till koherent utsändning, central i laserteknik. Icke‑radiativa processer, som omvandling av överskottsenergi till värme i molekyler eller fast materia, kan minska fotonutsläppet.

Livslängden för en upphetsad nivå kallas radiativ livslängd när emissionen dominerar; den beskriver hur snabbt fotoner avges. Emissionshastigheten anger hur många fotoner som avges per tidsenhet och quantum yield Φ anger andelen excitationer som leder till fotonutsläpp.

Emissionens spektrum avslöjar energinivåernas struktur och övergångarnas sannolikheter. Naturlig bredning, dopplerbreddning och miljöeffekter formar linjerna i praktiken.

Fotonutsläpp är centralt för ljuskällor och optisk teknik. LED-lampor och lasrar bygger på kontrollerade radiativa övergångar för att producera ljus med specifika våglängder och koherens. Fotonutsläpp spelar även en nyckelroll inom fluorescens, bioluminescens och astronomisk spektroskopi.