Transmisión, absorción y reflexión de la luz

Question

Según tengo entendido, cuando la luz incide en un objeto, puede hacer una de estas tres cosas: transmitirse a través del objeto, ser absorbida por el objeto o reflejarse en el objeto.

Sin embargo, también he aprendido que cuando la luz incide en los átomos, puede excitar a los electrones, lo que conduce a otra emisión de luz cuando los electrones vuelven a su estado básico.

El primer párrafo, aunque intuitivo, no parece tener una explicación lógica en el segundo. ¿Puede alguien ayudarme a entender el primero en función de los conceptos del segundo?

En concreto, ¿la absorción de la luz excita un electrón con más energía de la necesaria, y algo de energía permanece en el átomo, o se absorbe toda la energía del fotón?

¿La reflexión se limita a golpear el átomo con un fotón con la cantidad justa de energía para que se excite, de modo que no se gana energía neta?

Answer 1

Aunque no puedo explicar el fenómeno de la transmisión de la luz, puedo decir algunas cosas. Los niveles de energía que se correlacionan con los estados físicos y las brechas entre los estados están cuantizados. Es una reacción de todo o nada. La frecuencia de la luz debe coincidir exactamente con la energía (E=hv) necesaria para que se produzca el evento de excitación (el electrón es empujado a un orbital superior, un modo vibracional se expresa, etc) para que se produzca la absorción. Cuando la frecuencia de la luz no coincide y no absorbe, se refleja. La frecuencia que induce la excitación es teóricamente la frecuencia de emisión, pero fenómenos como el cruce entre sistemas pueden crear múltiples caminos por los que se dispersará la energía de excitación. Espero que esto haya servido de ayuda.

Answer 2

Si la luz no se absorbe ni se dispersa, se transmite a través de la sustancia. Esto ocurre cuando la energía de la luz se transfiere a la sustancia, y las vibraciones de los electrones se transmiten a través de la sustancia y se reemiten al otro lado. Las diferentes disposiciones de los átomos en las sustancias pueden hacer que estas vibraciones se propaguen de forma diferente a través de las distintas sustancias. Esta es la causa de Ley de Snell .

Diferentes sustancias absorben longitudes de onda específicas de la luz. Esto viene determinado por las diferencias de energía de los distintos orbitales atómicos o moleculares. La energía de los fotones promueve a los electrones del estado de tierra a un estado excitado, y luego se disipa como energía vibratoria cuando el electrón vuelve al estado de tierra. El resto de la luz que no se ajusta a estas diferencias energéticas hace que los electrones vibren a una escala mucho menor durante un breve periodo de tiempo antes de volver a emitir la luz, dispersándola.

La luz blanca está formada por todas las longitudes de onda del espectro visible. Cuando todas las longitudes de onda son dispersadas por una sustancia, ésta aparece blanca. Cuando toda la luz visible es absorbida, aparece negra. La disipación de toda esta energía absorbida por las sustancias negras explica por qué los coches negros se calientan más al sol que los blancos.

Cuando sólo se absorben algunas longitudes de onda de la luz, las longitudes de onda dispersas resultantes constituyen lo que nuestros ojos perciben como color.

También es importante señalar que la luz visible no es la única parte del espectro electromagnético que puede interactuar con la materia. El espectro abarca desde los rayos gamma y los rayos X de alta frecuencia hasta las microondas y las ondas de radio de baja frecuencia. Si te preguntas si la luz visible tiene algo de especial, consulta este puesto de física ¡!