Supongamos que tenemos un átomo con varios niveles de energía (por ejemplo, un hidrógeno), y que es golpeado por fotones.
Sé que para que el átomo cambie de nivel de energía, el fotón debe tener un nivel de energía precisamente igual a la diferencia de energía de los dos niveles.
¿Qué ocurre si el fotón tiene más energía que la energía de ionización para el estado básico (es decir, la suma de la serie de diferencias entre niveles consecutivos)?
No me queda claro. Gracias.
Si el fotón tiene más energía que la energía de ionización, puede (y a menudo lo hace) ionizar el átomo.
Una buena manera de pensar en esto es poner los distintos niveles de energía del átomo en un diagrama de niveles de energía como éste:
(tomado de este sitio web ). Todos los niveles de energía del estado límite se encuentran por debajo de la línea marcada $E_\infty=0$ eV. Por encima de esta línea se encuentra la región denominada "electrones libres" en el diagrama. Esto corresponde a un átomo ionizado. En este rango, los niveles de energía no están cuantizados, es decir, cualquier energía es posible. Por tanto, cualquier fotón con suficiente energía para situar la energía total en algún lugar de esa región sombreada es capaz de ionizar el átomo.
Entonces, ¿el fotón será absorbido completamente y el electrón tendrá el exceso de energía (como energía cinética)?
@R S: Sí. O con suficiente energía el fotón puede dispersarse (es decir, se obtiene un fotón de menor energía en el estado final) y aún así dejar al electrón libre y poseedor de cierta energía cinética.
Cuando los fotones de alta energía chocan con barreras de plomo, por ejemplo, siguen perdiendo su energía con cada colisión hasta que tienen una energía lo suficientemente baja como para atravesar la barrera.
El efecto fotoeléctrico (http://en.wikipedia.org/wiki/Photoelectric\_effect) es un fenómeno por el que los átomos de la superficie se ionizan mediante la liberación de algunos de sus electrones. Estos electrones pueden salir con una energía cinética igual a la energía del fotón incidente menos la "función de trabajo", que era la energía necesaria para ionizar el átomo.
La función de trabajo es la energía necesaria para eliminar el electrón de la superficie de un material.
Si su fotón es suficientemente energético, en el estado final se puede encontrar cualquier configuración permitida con las leyes de conservación de energía-momento, es decir, un átomo excitado y un fotón(es) de menor energía: $\gamma (\omega) + A_0 \rightarrow \gamma '(\omega') + A_n,$
$ \omega'<\omega$ .
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No es precisamente Es cierto que el fotón debe tener exactamente la cantidad de energía necesaria para elevar un electrón a un nivel de energía superior (aunque es un buen punto de partida para entender la física). Hay procesos en los que el fotón se dispersa del átomo promoviendo un electrón mientras lo hace, y estados de corta duración que no están exactamente en un nivel de energía permitido (estos son importantes en los procesos multifotónicos).