通俗地說，自發輻射就是在沒有任何外界作用下，激發態原子自發地從高能級（激發態）向低能級（基態）躍遷，同時輻射出一個光子的過程。該過程也是我們日常生活中許多光源的輻射機理，像霓虹燈、螢光燈、LED等常見光源輻射本質上都屬於自發輻射。
自發輻射中，各個原子在自發躍遷過程中是彼此無關的，不同原子產生的自發輻射光在頻率、相位、偏振方向及傳播方向都有一定的任意性。
在沒有外來作用的情況下，處於激發態的原子自發地向低能態或基態躍遷時輻射光子的現象。一般光源的發光過程多屬發光原子的自發輻射過程。
量子力學體系的狀態在外界作用下發生跳躍式變化的過程。原子在光的照射下從高(低)能級跳到低(高)能級的現象，就是一種量子跳躍過程。在不受光照的條件下，處於激髮狀態的原子在電磁場真空的作用下仍可躍遷到較低能級，稱為自發躍遷。根據能量守恆定律，量子躍遷前後兩狀態的能量是不同的，放出或吸收一個光子，將有hv的能量差。量子躍遷是一種隨機現象，具有明顯的機率統計性。這是量子力學規律的根本特徵。
基本介紹
- 中文名：自發輻射
- 外文名：spontaneous radiation；spontaneous emission
- 研究範疇：物理學、量子光學、量子電動力學
- 套用：霓虹燈、LED、螢光等
- 別稱：量子躍遷、自發發射
- 特點：各原子的輻射自發、獨立地進行
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原理
自發輻射是原子在真空場作用下發生的躍遷。空間中即使沒有人為施加的輻射場，也會自發地存在零點場，即輻射場模n=0的真空場。在這種輻射場的作用下，原子就會自發地從上能級躍遷到下能級，同時向輻射場發射一個能量為hν的光子。自發輻射是不受外界輻射場影響的自發過程，各個原子在自發躍遷過程中是彼此無關的，不同原子產生的自發輻射光在頻率、相位、偏振方向及傳播方向都有一定的任意性。
完整地解釋自發輻射需要利用量子電動力學的原理。
原理
自發輻射又稱自發發射、量子躍遷，是原子的一種發光過程。原子受激發從低能級躍遷到高能級，處於高能級(激發態)的原子是不穩定的，在沒有任何外界影響下，它們會自發地，獨立地從高能級返回到低能級，同時放出一個能量為hν=E2-E1的光子。這種自發地從激發態返回較低能態而放出光子的過程，稱為自發輻射過程。激發原子自發地向低能級躍遷的輻射過程。原子中處於高能級E2的電子，一般要向較低的能級E1躍遷，而同時放出能量為E2-E1的光輻射。這個過程如果不受外界因素作用而自發地進行的，就稱為自發輻射。是普通光源的發光機理。
特點
這種過程與外界作用無關，各原子的輻射都是自發地、獨立地進行的，它們所發出的光子在發射方向、偏振態和初位相上都是不相同的。而且由於原子的激發態不止一個，不同的原子可能處在不同的激發態上，因此，自發輻射的頻率也不是單一的。普通光源(如白熾燈、日光燈、弧光燈等)所發出的光主要是由自發輻射產生的。是非相干光。
相較區別
自發輻射與受激輻射的區別
自發輻射：處於激發態的原子中，電子在激發態能級上只能停留一段很短的時間，就自發地躍遷到較低能級中去，同時輻射出一個光子，這種輻射叫做自發輻射。
受激輻射：當原子處於激發態E2時，如果恰好有能量 （這裡E2>E1）的光子射來，在入射光子的影響下，原子會發出一個同樣的光子而躍迂到低能級E1上去，這種輻射叫做受激輻射。
區別：與自發輻射不同，輻射一定要在外來光作用下發生並發射一個與外來光子完全相同的光子。受激輻射光是相干光。受激輻射光加上原來的外來光，使光在傳播方向上光強得到放大。自發輻射是不受外界輻射場影響的自發過程，各個原子在自發躍遷過程中是彼此無關的，不同原子產生的自發輻射光在頻率、相位、偏振方向及傳播方向都有一定的任意性。
