نسخة الفيديو النصية
يوضح الشكل الآتي الانبعاث المستحث لفوتونين من ذرة. أي من الآتي يمثل الخطأ في الانبعاث المستحث الموضح بالشكل؟ (أ) يتحرك الفوتونان في اتجاهين مختلفين. (ب) طورا الفوتونين مختلفان. (ج) الانبعاث موضح توضيحًا صحيحًا.
لتحديد إذا ما كان الانبعاث المستحث موضحًا بشكل غير صحيح، دعونا نلق نظرة على جميع خطوات الانبعاث المستحث من البداية. عادة ما تتواجد إلكترونات الذرات في أقل مستويات الطاقة الممكنة. لكن لكي يحدث انبعاث ما، يلزم وجود إلكترون في حالة مثارة أولًا، وهذا ما يحدث عادة عندما يتفاعل فوتون مع ذرة، ويحمل هذا الفوتون طاقة كافية بحيث يمكن أن يمتصه الإلكترون؛ ما يتسبب في انتقال الإلكترون إلى مستوى طاقة أعلى. هذه هي الخطوة الأولى في الانبعاث المستحث، بداية من الإلكترون المثار.
بمجرد حدوث ذلك، يتداخل فوتون آخر ويتفاعل أيضًا مع الإلكترون المثار بالفعل قبل أن يتاح له الزمن اللازم للهبوط. وإذا كانت طاقة هذا الفوتون لا تساوي الطاقة اللازمة لنقل الإلكترون المثار بالفعل إلى مستوى طاقة أعلى، ولكن بدلًا من ذلك كانت قيمة متوسطة بين مستويي الطاقة اللذين انتقل بينهما الإلكترون من البداية، فبدلًا من أن يمتص الفوتون، سيعمل على حث الإلكترون، ومن هنا تأتي تسمية هذا النوع من الانبعاث.
هذا الحث يتسبب في انتقال الإلكترون هبوطًا إلى مستوى طاقة أقل، ما يؤدي إلى انبعاث فوتون خلال هذه العملية. يتحرك الفوتون الذي تسبب في عملية الحث في الاتجاه نفسه قبل وبعد التفاعل مع الإلكترون المثار. كما يتحرك أيضًا الفوتون المنبعث من الإلكترون في الاتجاه نفسه أثناء هبوط ذلك الإلكترون. لكن الأمر ليس مقتصرًا على ذلك فقط. فهذان الفوتونان سيحملان الطاقة نفسها، وسيكون لهما الطور نفسه أيضًا. وعندما يحدث انبعاث مستحث، يجب أن نتوقع رؤية فوتونين: أحدهما يسبب الحث، والآخر ينبعث من الإلكترون. كما يجب أن يكون لكلا الفوتونين الاتجاه نفسه والطور نفسه والطاقة نفسها.
في الشكل المعطى، من الواضح أن الفوتونين لا يتحركان في الاتجاه نفسه؛ فأحدهما يتحرك بزاوية مختلفة قليلًا. إذن، الإجابة على سؤال «أي من الآتي يمثل الخطأ في الانبعاث المستحث الموضح بالشكل؟» هي الخيار (أ)، يتحرك الفوتونان في اتجاهين مختلفين.
