Я думаю, что этот вопрос имел бы немного больше смысла, если бы мы рассмотрели идеальный мысленный эксперимент. Представьте себе молекулу, назовем ее Z, только с тремя электронными состояниями. Одна молекулярная орбиталь имеет энергию, сравнимую с видимым светом, а остальные две молекулярные орбитали имеют энергетический зазор между ними, сравнимый с энергией УФ-излучения.
Представьте теперь поверхность, состоящую всего из пары молекул Z, возможно, из 20 или около того. Теперь скажем, что поверхность молекул Z бомбардируется всем спектром видимого света. Фотон А сталкивается с молекулой А и переводит один из ее электронов в следующую по высоте МО. Остальной свет передается этой молекулой и дает свой характерный цвет.
Это, конечно, происходит с оставшимися 19 молекулами Z до тех пор, пока все электроны не перейдут в возбужденное состояние, и теперь энергии видимого света уже недостаточно, чтобы вызвать электронные переходы.
Мой вопрос в том, что именно происходит сейчас? Все ли электроны остаются в своих возбужденных состояниях и, следовательно, все молекулы Z пропускают весь видимый спектр, теряя при этом свой уникальный цвет и становясь белыми? Или электроны спонтанно возвращаются в основное состояние и снова начинают цикл? Если они падают обратно в основное состояние, испускают ли они повторно фотоны с достаточной для этого энергией?
Обобщая это на наш реалистичный макроскопический мир, почему то же самое не происходит с цветными объектами в реальной жизни? Будут ли молекулы, из-за которых моя рубашка краснеет, излучать только белый свет, если я буду бомбардировать ее видимым светом в течение достаточно длительного периода времени?
Имейте в виду, что у меня нет очень строгих знаний в области квантовой механики, поэтому, если я упустил что-то очень очевидное, пожалуйста, укажите на это.
Когда они остаются в возбужденном состоянии, они могут подвергаться процессу, называемому спонтанным излучением , в результате чего они переходят в более низкое энергетическое состояние и испускают фотон, соответствующий потерянной энергии. Грубо говоря, время, необходимое для возникновения спонтанного излучения, обратно пропорционально размеру энергетической щели между состояниями.
На самом деле вам даже не нужно ждать, пока произойдет спонтанное излучение. Просто отправив другой фотон с той же энергией, что и при переходе, вы можете вызвать стимулированное излучение . В любом случае невозбужденный электрон испускает фотон с соответствующей энергией.
В реальных материалах действуют те же принципы, но оказывается, что у электрона есть гораздо больше способов высвобождения энергии, чем просто испускание фотона. Простым и важным примером является фонон, представляющий собой квантованную вибрацию материала. Фононы в основном ответственны за то, что мы считаем теплом. Итак, ваша красная рубашка поглощает весь свет, кроме красного света (который отражается). Причина, по которой поглощенный свет не переизлучается когерентным образом и не смешивается с красным светом, чтобы преобразовать первоначальный белый свет, заключается в том, что большая часть этих поглощенных фотонов фактически теряется из-за испускания фононов и вместо этого способствует нагреву. твоей рубашки.