A – atom w stanie wzbudzonym (
elektron
na poziomie o energii E2)
B – emisja
fotonu
(
hν)
C – atom w niskim stanie energii (elektron na poziomie E1<E2)
Emisja spontaniczna zachodzi wtedy, gdy
elektrony
znajdujące się na poziomach wzbudzonych w sposób spontaniczny wracają na niższe
poziomy energetyczne
, emitując przy tym
fotony
.
Zjawisko
występuje powszechnie i odpowiada za niemal każde świecenie
ciał
, np. gazów rozgrzanych, wzbudzonych atomów, ciał ciekłych i stałych, a także urządzeń elektronicznych takich jak
diody elektroluminescencyjne
(LED).
Liczba emisji spontanicznych ciała, w którym w stanie wzbudzonym jest N atomów określona jest wzorem:
- ,
gdzie A21 jest stałym dla danego przejścia w danym atomie współczynnikiem emisji (stała wprowadzona przez
Einsteina
).
Przy braku nowych wzbudzeń prowadzi to do równania określajacego liczbę atomów pozostających w stanie wzbudzenia:
- ,
gdzie: N(0) początkowa liczba wzbudzonych atomów , τ21 jest czasem życia i wiąże się ze współczynnikiem A, τ21 = (A21)-1.
Inne sposoby emisji fotonów: