¿Por qué mecanismo los átomos absorben los fotones para excitar los electrones a niveles de energía más altos?

Answer 1

Sabes que hay diferentes niveles de energía en un átomo, ¿verdad? Por lo tanto, este electrón puede saltar o bajar a cualquiera de estos niveles. Pero, simplemente no puedes saltar, ¿verdad? El electrón simplemente está sentado en su órbita y no puede ir al nivel de energía de menor energía porque ya están ocupados y necesitan algo de energía para saltar al siguiente nivel, eso es algo obvio.
Entonces, si necesito patearlo en el nivel de energía más alto, debo darle algo de energía, y tengo un fotón. Ahora, si disparo esto al electrón, el electrón lo absorbe, ¿y por qué sucede esto? Si este fotón fuera una partícula con algún tipo de masa, se dispersaría del electrón. Pero este fotón también transporta energía, lo que significa que el fotón es otra de las muchas formas de energía.
Pero ¿por qué el electrón lo absorbería? Es porque el electrón contiene carga y, por lo tanto, el fotón puede identificarlo. Lo que significa es que las fotos interactúan solo con partículas cargadas. Supongamos que los electrones no estaban cargados, el fotón no podía hacer nada de electrones. Entonces, los fotones son como Paquetes de energía e interactúan con partículas cargadas mientras le dan su energía al electrón.
¿Ahora tiene que dar toda su energía al electrón? Veamos.
Decir, el electrón requiere como, 5ev para saltar al siguiente nivel. Y le pegué un fotón de energía 7 ev. El electrón podría absorber todo el 7ev. Pero lo hace? ¡No! El electrón solo requiere 5ev y no puede hacer nada con el 2ev. Ah, podría usarlo para aumentar su energía cinética, pero no porque la energía cinética es algo que depende puramente de la fuerza de atracción debida al protón.
Entonces, el electrón simplemente absorbe la cantidad exacta de energía que realmente puede, es decir, la cantidad de energía es la diferencia entre los dos niveles de energía.

Answer 2

Para comprender el mecanismo detrás de las transiciones de energía atómica se requiere electrodinámica cuántica (QED), que trata tanto el átomo como el campo electromagnético (EM) utilizando la teoría cuántica. A grandes rasgos, el acoplamiento entre el campo de electrones y EM da como resultado una función de onda general que es una combinación de 1) un estado excitado del campo EM (es decir, un fotón) con un electrón no excitado y 2) un estado fundamental del campo EM (es decir, sin fotón) con un estado excitado del electrón, es decir, una superposición de 1) el estado donde el átomo no ha absorbido el fotón y 2) el estado donde el átomo ha absorbido el fotón. Las amplitudes de estos estados se relacionan entonces con las probabilidades de que el sistema esté en uno u otro estado, es decir, la probabilidad de transición de la absorción.

Answer 3

Puede describirse mediante una ecuación, pero la ecuación no describe exactamente cómo se transfiere la energía. También inventamos nombres como absorción o el efecto fotoeléctrico para acompañar las ecuaciones, pero son solo palabras.

Para mí es un misterio cómo toda la energía de un fotón, que se distribuye de manera sustancial a medida que viaja, es absorbida de manera tan eficiente y completa por una diminuta partícula.

Answer 4

Se llama el efecto fotoeléctrico.

Efecto fotoeléctrico