Temos emissão espontânea e emissão estimulada. Por simetria, por que não temos também absorção espontânea e absorção estimulada?

Passo 1

Beleza, temos a pergunta: “Temos emissão espontânea e emissão estimulada. Por simetria, por que não temos também absorção espontânea e absorção estimulada?”
Conteúdo: teoria quântica da radiação e coeficientes de Einstein (A e B).
O que precisamos:
  1. Saber o que é emissão espontânea e estimulada.
  2. Saber o que é absorção e por que ela só ocorre quando há um fóton disponível.

Passo 2

Primeiro, lembre do que são os processos de Einstein:
  • Emissão espontânea: um átomo num nível excitado decai para e emite um fóton “sozinho”. Isso é descrito pelo coeficiente .
  • Emissão estimulada: um fóton que passa por um átomo excitado “estimula” a emissão de outro fóton idêntico, com coeficiente .

Passo 3

Agora, absorção é o processo inverso:
  • Um átomo no estado fundamental absorve um fóton de energia e vai pra .
    Na teoria de Einstein, isso é descrito apenas por um coeficiente . Não existe um coeficiente “espontâneo” porque…

Passo 4

Por que não há absorção espontânea?
  1. Absorver significa “pegar” um fóton que já exista. Se não há fóton no campo, não tem o que absorver.
  2. No vácuo quântico não há fótons reais (só flutuações de campo), então não dá pra fazer um átomo subir de nível sem um fóton de verdade.
  3. As flutuações de vácuo geram transições para baixo (emissão espontânea), mas não para cima, pois não existem “fótons negativos” no vácuo.

Passo 5

E a tal “absorção estimulada”? Na prática, o nome “absorção” já significa “estimular o átomo com um fóton”. Ou seja, toda absorção é estimulada – não faz sentido chamar de “espontânea”.

Resposta

Não existe absorção espontânea porque não há fóton no vácuo para ser absorvido. E o que chamamos de absorção já é sempre um processo “estimulado” pelo fóton incidente, então não se define separadamente “absorção estimulada”.

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