¿Cómo sé fotones pueden o puede ' t excitan electrones?

Question

Esta podría ser una pregunta estúpida, pero que, sin embargo, ha estado molestandome.

Si usted toma un fotón, hacer es ir a través de algunos de los átomos en un sólido, líquido o lo que sea, entonces usted tiene la oportunidad de este fotón sea absorbido por un electrón, y por lo tanto emocionante el electrón. Esto requiere que el fotón tiene suficiente energía para excitar los electrones a otro nivel de energía.

Mi pregunta entonces es: ¿Cómo el fotón saber si tiene la energía suficiente o no? Interactúan muy rápidamente para determinar si está bien o no, o es sólo algo que "sabe?"

Answer 1

Si usted toma un aislado átomo de hidrógeno, a continuación, el electrón se encuentra bien definido orbitales atómicos que son funciones propias de la ecuación de Schrödinger. Este es un sistema estable, que no cambia con el tiempo.

Si ahora introducir una oscilación del campo electromagnético (es decir, la luz), entonces esto cambia el potencial término en la ecuación de Schrödinger y el hidrógeno atómico orbitales no son funciones propias de la ecuación de Schrödinger. Así que el electrón no puede ser descrito como una $1s$ o $2s$ o a cualquier orbital, sino que el electrón y el fotón ahora tiene un tiempo de un solo dependiente de la función de onda que describe tanto. Lo que sucede después depende de cómo esta nueva función de onda evoluciona con el tiempo. Como el fotón se mueve lejos esperamos que la nueva función de onda de evolucionar hasta convertirse en uno de los tres posibles estados finales:

1. el electrón orbital es invariable

2. el electrón en una atómico orbital (es decir, que ha sido excitado) y no de fotones

3. el electrón en una atómico orbital (es decir, que ha sido excitado) y un fotón con una energía diferente

Usted no puede predecir lo que va a suceder, pero se puede calcular la probabilidad de que los tres estados finales. Lo que encontramos es que la probabilidad de (2) sólo es alta cuando la energía del fotón es igual a la energía espaciado entre los orbitales atómicos, la probabilidad de que (1) se aproxima a la unidad cuando la energía de los fotones no coincide con un espaciado de energía en el átomo, y la probabilidad de (3) es generalmente negligable.

Así que el fotón no necesita saber si tiene o no la energía correcta. El fotón y el átomo interactúan para formar un solo sistema, y este evoluciona con el tiempo de acuerdo con la ecuación de Schrödinger.

Answer 2

Los medios de comunicación transparente son transparentes porque el fotón entrante no coincide con ninguna de las que están disponibles en los niveles de energía para transferir su energía al átomoo molécula, o de cristal.

Un clásico de la analogía es el pensamiento de los niveles de energía como de diversos tamaños de tamiz agujeros que permiten que sólo ciertos tamaño de las partículas para ir a través de. No cualquier cuestión de saber o de ajuste, pero inherente tamaño de los agujeros del tamiz.

Los niveles de energía, que los electrones permanecen en cuando se une a la materia, son específicos y definidos por los potenciales de entrar en el problema. Si el fotón tiene la frecuencia correcta, va a interactuar con el átomo/molécula/de celosía y la energía que lleva a ser absorbido por el átomo/molécula/de celosía y el electrón será expulsado o simplemente ir a un nivel más alto de energía y la caída de volver a dar un nuevo fotón.

La energía no se da de forma continuada, pero con la correcta cuántica incrementos definidos por el asunto de aciertos.

Existen electrones libres y que hacen interactuar con los fotones. En este caso, un fotón puede perder su energía en un no cuantificada manera, el aumento de la energía de los electrones y convertirse en un fotón de menor energía. Esa es otra historia.

Answer 3

Energía de los cambios de electrones con su interacción con los fotones, si llega a más que consigue excitado, otro permanece en su posición aunque interactuaron con el fotón, también regresa durante decaimiento para liberar el fotón. Por lo tanto, los fotones no saben el nivel de energía que producen, pero sucede por la interacción.