How does an electron jumps to a lower state on absorbing energy as in case of a laser (stimulated emission)?

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질문 : How does an electron jumps to a lower state on absorbing energy as in case of a laser (stimulated emission)?
레이저(유도 방출)의 경우와 같이 에너지를 흡수할 때 전자가 어떻게 더 낮은 상태로 점프합니까?

A little bit of thought and some principles from quantum theory would probably make stimulated emission more intuitive than spontaneous emission.
약간의 생각과 양자 이론의 몇 가지 원리는 아마도 자발적 방출보다 유도 방출을 더 직관적으로 만들 것입니다.

Consider first only the electron.
먼저 전자만 고려하십시오.
what quantum theory tells us is that the electron is described by a state |ψ⟩
양자 이론이 말하는 것은 전자가 |ψ⟩ 상태에 의해 기술된다는 것입니다.

We also need to know an operator H^(hamiltonian) to compute the dynamics of this system through:
또한 H^연산자도 알아야 합니다, 이 시스템의 역학을 계산하기 위해, 식을 통해:

d|ψ⟩ / dt=−i / ℏ H^|ψ⟩


Now, let us try to understand what the ‘energy levels’ of the electron actually mean.
이제 전자의 '에너지 준위'가 실제로 무엇을 의미하는지 이해해 봅시다. 

suppose |E⟩ is an eigenstate of H^ :

H^|E⟩=E|E⟩

It can be shown that if initially the electron was in an |E⟩ then it stays in |E⟩ at all times.

These states are called ‘stationary states’.
이러한 상태를 '정지 상태'라고 합니다.

the energy levels of the electrons are actually eigenstates of the hamiltonian operator.
전자의 에너지 준위는 실제로 해밀턴 연산자의 고유 상태입니다.

Now, when you stimulate the electron with an external electromagnetic field, the hamiltonian operator changes,
이제 외부 전자기장으로 전자를 자극하면, 해밀턴 연산자가 바뀝니다,

since the total system energy would now include the energy due to the electromagnetic field and its interaction with the electronic charge,
전체 시스템 에너지에 전자기장 및 전자 전하와의 상호 작용으로 인한 에너지가 포함되기 때문에

as a result |E⟩ is no longer a ‘stationary state’ of the new hamiltonian.
이러한 결과로, 더 이상 새로운 해밀토니안의 '정지 상태'가 아닙니다.

An electron initially in one of these stationary states (of the old hamiltonian) would tend to jump into other stationary states (of the old hamiltonian).
초기에 이러한 정지 상태(오래된 해밀턴의) 중 하나에 있던 전자는 다른 정지 상태(오래된 해밀턴의)로 점프하는 경향이 있습니다.

Thus an electron in an excited state might actually come back to the ground state on exposing it to an EM field. 
따라서 들뜬 상태의 전자는 EM 필드에 노출되면 실제로 바닥 상태로 돌아올 수 있습니다.

This is the origin of stimulated emission. 
이것이 유도 방출의 기원입니다.

If you want the detailed mathematics of this problem, feel free to read any book on ‘quantum optics’.
이 문제에 대한 자세한 수학을 알고 싶다면 '양자 광학'에 관한 책을 읽어보세요.

Now, you might find spontaneous emission a bit confusing.
이제 자발 방출이 약간 혼란스러울 수 있습니다.

when you don't apply any external EM field, why does the electron jump from an excited state to the ground state.
외부 EM 필드를 적용하지 않을 때 전자가 여기 상태에서 바닥 상태로 점프하는 이유는 무엇입니까?

Because, after all the excited state now is a true stationary state.
결국 여기 상태는 이제 진정한 정지 상태이기 때문입니다.

The answer to this lies in the vacuum field.
이에 대한 답은 진공장에 있습니다

even when you don't shine light on the electron, the electromagnetic field exists in the form of vacuum fluctuations.
전자에 빛을 비추지 않더라도 전자기장은 진공 요동의 형태로 존재합니다.

In fact, it has been experimentally shown that you can modify the spontaneous emission rate by changing the dielectric surrounding of your emitter.
실제로 이미터 주변의 유전체를 변경하여 자발적 방출률을 수정할 수 있다는 것이 실험적으로 나타났습니다.

this would not happen if spontaneous emission was not being induced by some electromagnetic phenomena.
이는 일부 전자기 현상에 의해 자발적 방출이 유도되지 않는 경우 발생하지 않습니다.

Spontaneous and stimulated emission are not fundamentally different if looked at through the lens of quantum optics.
자연방출과 유도방출은 양자광학의 렌즈를 통해 보면 근본적으로 다르지 않습니다.