Techniklexikon

stimulierte Emission

Atom- und Molekülphysik, Prozess der Emission elektromagnetischer Strahlung durch ein angeregtes Atom oder Molekül (Anregung) unter Anwesenheit eines elektromagnetischen Strahlungsfeldes der gleichen Frequenz. Die Abbildung zeigt eine schematische Darstellung des Prozesses im Photonenbild des elektromagnetischen Feldes: Ein Photon der Energie  trifft auf ein angeregtes Atom, wobei die Anregungsenergie ebenfalls  beträgt. Das Atom geht unter Aussendung eines weiteren Photons gleicher Energie in den Grundzustand über, wobei dieser Emissionsprozess durch das erste, einfallende Photon stimuliert wird. Das stimuliert emittierte Photon hat ausserdem die gleiche Phase wie das einfallende. A. Einstein führte 1917 die Einstein-Koeffizienten zur Beschreibung der Übergänge in einem Zwei-Niveau-System ein, um die Plancksche Strahlungsformel aus der Lichtquantenhypothese abzuleiten. Dabei sind die relevanten Prozesse die stimulierte Emission, die spontane Emission und die Absorption. Diese drei Prozesse lassen sich auch aus der quantenelektrodynamischen Behandlung der Atom-Strahlungswechselwirkung ableiten (Quantenelektrodynamik). Von besonderer Bedeutung ist die stimulierte Emission für den Laser. Hier führt die durch Photonen in einem Laserresonator stimulierte Emission des aktiven Mediums zum Aufbau eines monochromatischen, kohärenten Strahlungsfeldes.

stimulierte Emission: Prozess der stimulierten Emission in einem Zwei-Niveau-System.