¿Puede un electrón saltar a un nivel de energía superior si la energía es insuficiente o supera la $\Delta E$ ?

Question

Supongamos que tenemos un átomo de hidrógeno. I $E_1 = -13.6~\mathrm{ eV} ~~(E_2 = -3.4~\mathrm{eV})$ nivel de energía. Sé que si disparamos un fotón con una energía de 10,2 eV el átomo de hidrógeno lo absorberá y el electrón saltará al siguiente nivel de energía E2. Y a continuación están mis preguntas.

• Q1: Si un fotón con una energía de 10,1 eV ( insuficiente para excitar el electrón ) chocaría con el átomo del hidrógeno ¿qué ocurriría? ¿El fotón será absorbido por el átomo e inmediatamente emitido, y el fotón emitido emitidos tendrán la misma energía de 10,1 eV? ¿O el fotón atravesará el átomo o ¿qué ocurriría?
• Q2: La misma pregunta que la anterior en este caso nuestro fotón tiene un poco más de energía, digamos que tiene 10,3 eV. De nuevo, ¿qué ocurriría? El átomo absorberá el fotón y excitará el electrón, pero ya que la energía del fotón excede la energía necesaria para excitar el electrón, ¿emitirá el átomo un fotón con una energía de 0,1 eV o qué? ocurrirá en este caso?

He investigado un poco al respecto y me he quedado muy confuso. Algunos dicen que necesita la cantidad exacta de energía ( $\Delta E= E_2 - E_1$ en nuestro caso $\Delta E$ igual a 10,2 eV) para saltar al nivel de energía superior algunos dicen que puede saltar si la energía supera el $\Delta E.$ Lo que realmente no pude encontrar es lo que sucede con la cantidad extra de energía o tal vez electrón puede estar en $E_2$ nivel de energía con un poco más/menos de energía.

Al final quiero entender el concepto del reflejo. Cómo vemos los objetos, por qué son transparentes o brillantes o rojos o cualquier otra cosa. Pero esto está fuera del alcance de mi pregunta.

No soy un experto, así que si hay algún error, márquelo.

Answer 1

Cuando un fotón choca con una condición límite , pueden ocurrir tres cosas: a) puede dispersarse elásticamente, lo que significa que conserva su frecuencia pero cambia de ángulo, b)puede dispersarse inelásticamente, lo que significa que cambia de frecuencia, o c) puede ser absorbido elevando el nivel energético de un electrón ( en una red, en una molécula, en un átomo) y se emite un fotón diferente y se pierden las fases.

P1: Si un fotón con una energía de 10,1 eV (insuficiente para excitar un electrón) incidiera sobre el átomo de hidrógeno, ¿qué ocurriría? ¿El fotón será absorbido por el átomo e inmediatamente emitido y el fotón emitido (¿o fotones?) tendrá la misma energía de 10,1 eV? ¿O el fotón atravesará el átomo o qué ocurriría?

El átomo de hidrógeno golpeado con un fotón de energía inferior a una transición de nivel de energía cae bajo a) o b) El fotón se dispersará elásticamente en el centro de masa con el átomo total y seguirá su camino en un ángulo diferente, o inelásticamente dando energía cinética a todo el átomo y cambiando de frecuencia.

P2: La misma pregunta que la anterior en este caso nuestro fotón tiene un poco más de energía digamos que tiene 10,3 eV. ¿Qué ocurriría? ¿Absorberá el átomo el fotón y excitará el electrón, pero como la energía del fotón excede la energía necesaria para excitar el electrón, emitirá el átomo un fotón con una energía de 0,1 eV o qué ocurrirá en este caso?

Si la energía extra del fotón no está dentro del ancho de energía del nivel de energía del hidrógeno, de nuevo seguirá su camino dispersándose elástica o inelásticamente en el centro de masa "átomo fotónico" . Si la energía del fotón es mayor que la energía de ionización del átomo, la función de trabajo, el electrón puede ser expulsado y el protón iónico permanecer. El fotoeléctrico efecto.

Hay que darse cuenta de que a nivel de mecánica cuántica lo importante son las probabilidades. La probabilidad de que un fotón con la diferencia de energía correcta levante el electrón de un átomo es muy alta, con la diferencia de energía incorrecta. muy muy pequeña.

Para la interacción de la materia a granel, véase esta respuesta de la mía aquí.

Answer 2

Si tu fotón no tiene suficiente energía para excitar al electrón entonces simplemente no será absorbido y pasará de largo, y si tienes un electrón con un exceso de energía, será absorbido y automáticamente se emitirá un fotón con el exceso de energía y el electrón saltará a un estado excitado. Así que sí en tu caso, podrías tener un fotón con $0.1 \space \mathrm{eV}$ de energía que corresponde a una foto con una longitud de onda de $12.4 \space \mathrm{\mu m}$ así en el infrarrojo.