Sé que una vez que un fotón choca con un electrón, éste pasa del estado de tierra a un estado excitado, y luego vuelve a bajar a tierra liberando esa energía en forma de fotón. ¿Pero el electrón "y el átomo" también aumentan su energía cinética o la energía se libera demasiado rápido antes de que tenga la oportunidad de aumentar la energía cinética del electrón "y del átomo"?
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Bemmu
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Consideremos un átomo con dos niveles inicialmente en reposo. La energía del estado básico es $E_{g}=0$ y la energía del estado excitado es $E_{e}=\hbar \omega_{0}$ . Un fotón de vector de onda $\vec{k}$ y la frecuencia $\omega$ se dirige al átomo. Para ver lo que ocurre, tenemos que escribir las ecuaciones de conservación de la energía y del momento. Si suponemos que el átomo absorbe el fotón, entonces a partir de la conservación del momento
$$\hbar\vec{k}=m\vec{v}$$
donde $m$ es la masa del átomo y $\vec{v}$ es su velocidad. Además, a partir de la conservación de la energía
$$\hbar\omega=\hbar\omega_{0}+\frac{1}{2}mv^2$$
Utilizando la relación de dispersión del fotón $\omega=ck$ estas dos ecuaciones se pueden resolver. Pero incluso sin resolver las ecuaciones se pueden ver algunos resultados interesantes. En primer lugar, se observa claramente que la absorción del fotón hace que el átomo gane velocidad. Esto significa que su afirmación es correcta. Pero lo más interesante es que, como el átomo gana velocidad y la velocidad está relacionada con la energía, el fotón debe tener una frecuencia mayor que la frecuencia de transición para que se produzca la absorción. Esto se debe a que parte de la energía va a los grados de libertad internos del átomo (estado de salida), y parte va a los grados de libertad externos (velocidad del centro de masa).
Stefan
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El momento se conserva, por lo que el momento del átomo debe ser diferente tras la absorción del fotón. Como el momento cambia, la energía cinética del átomo también cambia. Incluso después de que se emita un fotón y el electrón regrese al estado básico, el átomo no suele tener la misma energía cinética con la que empezó, ya que el fotón probablemente se emite en una dirección diferente.
Los electrones, los fotones y los núcleos se describen con ecuaciones de mecánica cuántica. Un fotón puede interactuar con un electrón libre, dispersándose elásticamente o inelásticamente, lo que se denomina dispersión Comtpon, donde parte de la energía del fotón se convierte en energía cinética del electrón.
Un electrón unido a un núcleo forma un átomo , y suele ocupar el nivel de energía del suelo. Si un fotón con la energía adecuada impacta el átomo y tiene una energía que cubre los niveles de energía del átomo, el sistema va a un nivel de energía excitado . El electrón se encuentra en un nivel de energía superior, el momento del fotón se transfiere al átomo. En el modelo semiclásico de Bohr se puede decir que el electrón tiene mayor energía, aunque la solución mecánica cuántica rigurosa es sobre valores probables de la energía si se mide.
Cuando el átomo se relaja al nivel inferior emitiendo un fotón , el momento debe conservarse y todo el átomo debe participar en el ejercicio. Los fotones entrantes y salientes no tendrán la misma dirección ya que la desintegración es probabilística.
