Kunnen fotonen onderling botsen ?

[HansH]

het zijn dus feitelijk geen fotonen die gemultipliceerd worden maar energietoestanden van elektronen in een atoom die omgezet worden in fotonen als zo'n elektron vervalt naar een lagere energie toestand. Het enige wat het foton doet is dat proces stimuleren.

[Regor]

@HansH,

Dank U,

Rare vraag:
Als een foton uitgezonden wordt bij het "verspringen" van een electron naar een (lagere ?) baan ......... is het aantal fotonen dat kan uitgezonden worden gelimiteerd ?

[HansH]

Voor zover ik weet is de energie van het verspringen van baan gelijk aan de energie van het uitgezonden foton. dus het is steeds een eenmalige gebeurtenis waarbij de energiesprong wordt omgezet in een foton met diezelfde energie.

[Regor]

@HansH,

Dank U,
Laat maar, ik pluis het verder wel uit op betere momenten.

[wnvl1]

Vanuit QFT is gestimuleerde emissie een rechtstreeks gevolg van de kwantisatie van het elektromagnetische veld. Het veld wordt beschreven als een verzameling modi die elk een bepaald aantal fotonen kunnen bevatten. Fotonen zijn bosonen en voldoen aan de Bose-Einstein-statistiek.

Een toestand met \(n\) fotonen wordt beschreven door \(|n\rangle\). Wanneer een foton wordt toegevoegd aan zo'n toestand, werkt de creatie-operator volgens

\[
a^\dagger |n\rangle = \sqrt{n+1}\,|n+1\rangle.
\]

Hieruit volgt dat de overgangsamplitude voor emissie een factor \(\sqrt{n+1}\) bevat. Omdat de overgangskans evenredig is met het kwadraat van de amplitude, wordt de emissiekans evenredig met \(n+1\):

\[
P \propto n+1.
\]

De term \(1\) komt overeen met spontane emissie: zelfs wanneer er geen fotonen aanwezig zijn (\(n=0\)) kan een aangeslagen atoom vervallen. De extra term \(n\) beschrijft de gestimuleerde emissie: hoe meer fotonen er reeds aanwezig zijn in dezelfde modus, hoe groter de kans dat er nog een foton in precies diezelfde toestand wordt uitgezonden.

Vanuit QFT zijn spontane en gestimuleerde emissie dus geen fundamenteel verschillende processen. Beide ontstaan uit dezelfde interactie tussen het atoom en het gekwantiseerde elektromagnetische veld. Het verschil is enkel of de betrokken veldmodus leeg is of reeds fotonen bevat. Dat de emissiekans toeneemt met het aantal aanwezige fotonen is uiteindelijk een gevolg van het bosonische karakter van fotonen.

[Regor]

@wnvl1,

Dank U,
Fotonen zijn blijkbaar bizarre dingen !
(Nu nog de theorie van gravitonen op punt stellen en ze detecteren ....... en klaar is kees.)
............................................
Wat ik mij in verband met fotonen nog afvraag is:
1. Hoe ontstaan de fotonen uitgezonden bij biologische luminicentie ........... ik maakte er vroeger een topic van ..... zonder relevant gevolg.
Ok, er komen bio chemische processen aan te pas ......maar er moeten toch ook electronen van baan veranderen of niet soms ?
2. Hoe ontstaan de fotonen bij Leds?

Ben (weeral) benieuwd !

[Regor]

@wnvl1,

Dank U,
Fotonen zijn blijkbaar bizarre dingen !
(Nu nog de theorie van gravitonen op punt stellen en ze detecteren ....... en klaar is kees.)
............................................
Wat ik mij in verband met fotonen nog afvraag is:
1. Hoe ontstaan de fotonen uitgezonden bij biologische luminicentie ........... ik maakte er vroeger een topic van ..... zonder relevant gevolg.
Ok, er komen bio chemische processen aan te pas ......maar er moeten toch ook electronen van baan veranderen of niet soms ?
2. Hoe ontstaan de fotonen bij Leds?

Ben (weeral) benieuwd !

[wnvl1]

2. Door recombinatie van elektronen en gaten. Een elektron valt terug van een hoog naar een laag energieniveau en het verschil in energie wordt uitgezonden als een foton.

[jkien]

En biologische luminescentie gaat om elektronenovergang tussen orbitalen van een molecuul. Het molecuul luciferine ondergaat oxidatie waarbij energie vrijkomt. Die energie brengt een elektron in een hoger orbitaal. Dan valt het elektron terug en komt het foton vrij.

[HansH]

2. Door recombinatie van elektronen en gaten. Een elektron valt terug van een hoog naar een laag energieniveau en het verschil in energie wordt uitgezonden als een foton.

daar hoort ook nog een stukje basisuitleg bij wat gaten dan zijn lijkt mij. basisuitleg halfgeleiders.

[wnvl1]

Een halfgeleiderkristal bevat elektronen in energiebanden. Bij lage temperatuur is de valentieband meestal volledig gevuld. Wanneer een elektron voldoende energie krijgt (door warmte of licht), kan het naar de geleidingsband springen. In de valentieband blijft dan een lege plaats achter. Die lege plaats noemen we een gat.

Omdat elektronen negatief geladen zijn, gedraagt zo'n ontbrekend elektron zich alsof er een positief geladen deeltje aanwezig is. Wanneer een naburig elektron de lege plaats opvult, ontstaat elders weer een lege plaats. Daardoor lijkt het alsof het gat zelf door het kristal beweegt.

Een gat heeft daarom eigenschappen die lijken op die van een echt deeltje:

• een positieve lading +e;
• een effectieve massa;
• een impuls;
• het kan bijdragen aan elektrische stroom.

Wiskundig is een gat een excitatie van de vrijwel volledig gevulde valentieband. In plaats van de beweging van miljarden elektronen in die band te beschrijven, is het veel eenvoudiger om de enkele ontbrekende elektronen te beschouwen als positief geladen quasideeltjes.

[HansH]

Het gaat om 'vrije' gaten en elektronen. dat zijn dus ladingsdragers die zich min of meer vrij door het materiaal kunnen bewegen. die krijg je door zuiver silicium te doteren (= licht vervuilen) met een 3 waardig of 5 waardig element.
zie verder AI die dit prima kan toelichten;
Silicium dotering (of doping) is het gecontroleerd toevoegen van kleine hoeveelheden onzuiverheden aan puur silicium om er een werkende halfgeleider van te maken. Dit proces verandert een isolator in een geleidend materiaal dat essentieel is voor computerchips, transistoren en zonnepanelen.
Het doteringsproces is op te splitsen in twee hoofdtypen:N-type (Negatief): Toevoegen van elementen met 5 elektronen in de buitenste schil (zoals fosfor of arseen). Dit creëert een overschot aan vrije elektronen.P-type (Positief): Toevoegen van elementen met 3 elektronen in de buitenste schil (zoals boor of gallium). Dit creëert een tekort aan elektronen, wat resulteert in "gaten" die zich gedragen als positieve ladingen.Door N-type en P-type silicium tegen elkaar aan te leggen (een PN-overgang),