Emisja spontaniczna

A – atom w stanie wzbudzonym (elektron na poziomie o energii E2)
B – emisja fotonu (hν)
C – atom w niskim stanie energii (elektron na poziomie E1<E2)

Emisja spontaniczna zachodzi wtedy, gdy elektrony znajdujące się na poziomach wzbudzonych w sposób spontaniczny wracają na niższe poziomy energetyczne, emitując przy tym fotony.

Zjawisko występuje powszechnie i odpowiada za niemal każde świecenie ciał, np. gazów rozgrzanych, wzbudzonych atomów, ciał ciekłych i stałych, a także urządzeń elektronicznych takich jak diody elektroluminescencyjne (LED).

Liczba emisji spontanicznych ciała, w którym w stanie wzbudzonym jest N atomów określona jest wzorem:

${\frac {\partial N}{\partial t}}=-A_{21}N$,

gdzie A₂₁ jest stałym dla danego przejścia w danym atomie współczynnikiem emisji (stała wprowadzona przez Einsteina).

Przy braku nowych wzbudzeń prowadzi to do równania określajacego liczbę atomów pozostających w stanie wzbudzenia:

$N(t)=N(0)e^{-{\frac {t}{\tau _{21}}}}$,

gdzie: N(0) początkowa liczba wzbudzonych atomów , τ₂₁ jest czasem życia i wiąże się ze współczynnikiem A, τ₂₁ = (A₂₁)^-1.

Inne sposoby emisji fotonów:

• Emisja wymuszona
• Promieniowanie elektromagnetyczne cząstek obdarzonych ładunkiem podczas hamowania, przyspieszania, zmiany kierunku ruchu np. promieniowanie cyklotronowe, promieniowanie synchrotronowe, promieniowanie Czerenkowa.