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:
Conteúdo: teoria quântica da radiação e coeficientes de Einstein (A e B).
O que precisamos:
- Saber o que é emissão espontânea e estimulada.
- 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?
- Absorver significa “pegar” um fóton que já exista. Se não há fóton no campo, não tem o que absorver.
- 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.
- 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”.