6.2 Emissão espontânea e de onde vem a luz

Início ／ Capítulo 6: Domínio quântico (V5.05)

Mecanismo unificado: armazenar → formar o pacote → emitir
Podemos reduzir qualquer emissão luminosa a três etapas:

• Acumular energia (estoque). Átomos, moléculas, sólidos e plasmas guardam energia em configurações de tensão mais ou menos rígidas. Aquecimento, aceleração elétrica, colisões focalizadas ou reações químicas elevam a configuração e criam um estoque de tensão (estados excitados, acelerados ou ionizados).
• Formar o pacote (cruzar o limiar de liberação). A fase interna entra em uma zona propícia; ondulações de fundo da Mar de Energia (Energy Sea) dão um empurrão; o sistema cruza uma porta de liberação e compacta uma envoltória coerente de tensão — um pacote de luz que se propaga como onda. Ponto-chave: a formação é limiarizada. Abaixo do limiar nada “vaza”; no limiar surge um pacote inteiro — primeira fonte da discreção do lado da fonte.
• Emitir e propagar (vencer o limiar de trajeto). A distância alcançada depende do limiar de trajeto: qualidade de coerência, frequência em janela transparente e acoplamento de orientação/canal. Cumpridos os três → longo alcance; do contrário → absorção, termalização ou espalhamento perto da fonte. Ao encontrar um receptor (elétron, molécula, pixel), vale um limiar de fechamento: só depois de cruzá-lo conta absorção/emissão. Como a porta é indivisível, a detecção ocorre pacote a pacote — discreção do lado do receptor.

Em resumo: o limiar de formação define como se emite; o limiar de trajeto decide até onde chega; o limiar de fechamento define como se absorve/remeite. Essa cadeia de limiares conecta a propagação ondulatória à contabilidade por “porções”.

Por que pode ser “espontânea”

• Estados excitados custam caro: a configuração elevada fica mais tensa e tende a relaxar quando a fase se aproxima de uma zona liberável.
• A mar sempre tem “ruído de fundo” (Tensão de Fundo, TBN): microperturbações banda-larga batem à porta continuamente.
• Bateu certo, liberou: fase pronta + leve empurrão → cruzamos a porta e sai um pacote de luz.
• Emissão estimulada apenas abaixa o limiar: uma onda em fase trava a fase e reduz a porta; muitas liberações saem “em formação” (laser).
  Logo, a emissão espontânea é estado excitado + ruído de fundo + limiar de liberação agindo em conjunto.

Principais “fontes de luz” (por causa física)
Todas seguem armazenar → formar → emitir; varia como o estoque surge, como se cruza o limiar e qual canal carrega o pacote.

1. Emissão de linhas (degraus atômicos/moleculares)
   • Estoque: configurações eletrônicas elevadas (excitação, captura pós-ionização).
   • Formação: fase entra em zona emissiva; ruído empurra; surge um pacote coerente; a frequência trava na cadência interna.
   • Emissão: quase isotrópica; largura de linha definida pela vida média (mais curta → mais larga) e por descoerência ambiental (colisões, rugosidade de campo).
   • Atrasos (fluorescência/fosforescência): estados metaestáveis mantêm a porta fechada; aparecem atrasos e competição de canais.
2. Radiação térmica (corpo negro/quase negro)
   • Estoque: miríades de microprocessos trocam energia na superfície.
   • Formação: incontáveis pacotes pequenos são reprocessados em fronteiras rugosas e escurecidos estatisticamente.
   • Emissão: espectro ditado pela temperatura; direções quase isotrópicas; baixa coerência; emissividade e polarização ainda dependem da tensão/ rugosidade da superfície.
3. Cargas aceleradas (síncrotron/curvatura, bremsstrahlung)
   • Síncrotron/curvatura: cargas forçadas a curvar-se formam e desprendem pacotes continuamente — alta direcionalidade e polarização, larga banda.
   • Bremsstrahlung: desaceleração brusca em campo coulombiano reescreve a tensão local e ejeta um pacote de banda larga; forte em meios densos/de alto Z.
4. Recombinação (captura de elétron livre)
   • Estoque: “bolsos” iônicos capturam elétrons e passam de mais tenso a mais “econômico”.
   • Formação/emissão: a diferença cruza o limiar e sai um pacote.
   • Assinatura: séries de linhas nítidas — o “néon” de nebulosas e plasmas.
5. Aniquilação (desenlace de arrolhamentos opostos)
   • Estoque: arrolhamentos estáveis e contrários se encontram e se desfazem.
   • Formação/emissão: o estoque vira dois pacotes contra-propagantes (estreitos, pareados em direção), p. ex., a famosa 0,511 MeV.
6. Čerenkov (cone de velocidade de fase)
   • Estoque: uma carga ultrapassa a velocidade de fase do meio.
   • Formação/emissão: a fase se rasga num cone; empacota-se um brilho azulado; o ângulo depende da velocidade de fase.
   • Canal: caso especial de limiar de trajeto excedido de forma contínua.
7. Não linear e mistura (conversão, soma/diferença, Raman)
   • Estoque: campos ópticos externos fornecem energia; a não linearidade redistribui.
   • Formação/emissão: com casamento de fase e canal alinhado, emite-se um pacote de nova frequência (estimulado ou espontâneo); direcionalidade e coerência dependem fortemente da geometria e da tensão do material.

Como três “aparências” nascem da base: largura, direcionalidade, coerência

• Largura de linha: vidas mais curtas deixam menos tempo para “afinar a frequência” → linhas mais largas; ambientes ruidosos (colisões, campos rugosos) ampliam a descoerência e a largura.
• Direcionalidade/polarização: definidas pela geometria de campo próximo e por gradientes de tensão. Átomos livres tendem a emitir quase isotropicamente; perto de campos magnéticos, canais colimados ou interfaces, a emissão se esculpe em alta direcionalidade e polarização.
• Coerência: uma única liberação é coerente; reprocessamento repetido leva a baixa coerência (luz térmica); bloqueio de fase estimulado pode levar a coerência ao limite (laser).

Nem toda perturbação vira luz “de longo alcance”: o limiar de trajeto filtra

• Coerência insuficiente: a envoltória se rompe ao nascer e não viaja como pacote.
• Janela inadequada: a frequência cai em faixas de forte absorção e morre perto da fonte.
• Canal mal acoplado: sem corredor de baixa impedância ou com orientação errada, a energia se dissipa rápido.
  Para ir longe, é preciso envoltória limpa + frequência em janela + canal acoplado.

Convergência com os marcos estabelecidos

• Coeficientes A/B de Einstein: na EFT, espontâneo = “batidas do ruído + limiar de liberação”; estimulado = “travamento de fase + limiar mais baixo”.
• Eletrodinâmica quântica: calcula interações de quanta de campo com precisão; a EFT adiciona o mapa formação → trajeto → fechamento para explicar por que discreto, por que propagável e por que detectável.
• Eletrodinâmica clássica (“carga acelerada irradia”): na EFT, o relevo de tensão é reescrito continuamente → formação e desprendimento contínuos de pacotes.

Em resumo

• Emissão espontânea = um estado excitado, cutucado pelo ruído de fundo, cruza a porta e ejeta um pacote.
• A luz chega em pacotes por causa dos limiares de formação (fonte) e de fechamento (receptor).
• De onde vem a luz: linhas, térmica, síncrotron/curvatura, bremsstrahlung, recombinação, aniquilação, Čerenkov e conversão não linear — a mesma receita em três passos, com temperos diferentes.
• Largura–direção–coerência nascem de vidas médias, ambiente, geometria e tensão.
• Nem toda perturbação vira luz de longo alcance: pacote limpo + janela correta + canal acoplado são indispensáveis.

Numa frase: a luz é uma onda empacotada na maré; a discreção nasce de limiares — a fonte define a cor, o trajeto esculpe a forma e a porta decide a captura.