Простая модель цвета отраженного от объектов света (да, цветовосприятие — это функция глаза/мозга), насколько я понимаю, такова:
Во-первых, я напишу то, что, как я понимаю, происходит, что может быть источником моего непонимания.
Рассмотрим белый свет, падающий на материал.
Фотоны определенной длины волны могут поглощаться атомом, заставляя электрон прыгать из своего «базового» состояния на некоторый более высокий энергетический уровень.
Если остальная часть падающего света отражается или пропускается, цвет материала такой, какой глаз/мозг воспринимает как цвет белого света за вычетом поглощаемых частот.
Материал должен поглощать диапазон частот, иначе все цвета отраженного/пропущенного света будут казаться белыми, пока их не наблюдают через спектроскоп, который укажет на отдельные частоты, отсутствующие в спектре белого света, что было бы слишком мало всего спектра, чтобы его можно было заметить.
Что приводит к моему актуальному вопросу ....
Если электрон был «возбужден», поглотив фотон из падающего света, наверняка в какой-то момент времени он упадет на более низкий энергетический уровень и повторно излучит поглощенную первоначальную частоту? Следовательно, не будет «пропущенных» частот отраженного/прошедшего света и каждый объект будет казаться белым? (но так конечно не бывает).
Если вы рассматриваете отдельный изолированный атом, то верно, что у атома нет другого способа избавиться от энергии фотона, кроме как испуская другой фотон. Однако, как только атом оказывается в окружении других атомов, возникают различные механизмы безызлучательного распада, т.е. передачи энергии поглощенного фотона в каналы, не связанные с переизлучением фотона.
В газе возбужденный атом или молекула могут столкнуться с другим атомом/молекулой и передать энергию возбуждения в кинетическую энергию. Это известно как столкновительное девозбуждение (эта статья в Википедии посвящена столкновительному возбуждению, но девозбуждение — это тот же процесс в обратном порядке).
В твердом теле энергия может передаваться колебаниям решетки, т. е. теплу, что обычно называют гашением . На самом деле в большинстве твердых тел тушение настолько эффективно, что почти никакая энергия не переизлучается в виде фотонов. Переизлучение при флуоресценции или фосфоресценции является скорее исключением, чем нормой.
Во-первых, отражение происходит не только в атомном масштабе, структура и расположение атомов, создающих материал (например, кристаллы), могут отражать свет сами по себе, и вы можете увидеть это у некоторых камуфляжных животных, которые могут менять свой цвет. путем изменения структуры их кожи.
Затем следует ваш вопрос об атоме, и здесь я тоже могу представить несколько вещей, которые могут произойти: может произойти фотоэлектрический эффект, когда энергия фотона используется для освобождения электрона и преобразуется в кинетическую энергию и электрический ток. Или затем наступает процесс, который вы описали, когда электрон повторно излучает фотон, повторно излучаемый фотон на самом деле не будет направлен наружу от материала, поэтому он будет повторно поглощаться материалом, начиная процесс снова, до тех пор, пока энергия просто сбрасывается и преобразуется в вибрацию атомов, которая представляет собой просто тепло.
Это только процессы, о которых я мог думать, может быть, это еще не все. Надеюсь, я был понятен.
Это интересный вопрос, самые интересные вопросы обычно те, которые задает ребенок. На них нелегко ответить. Сначала мы будем придерживаться корпускулярной модели света. Представьте, что у нас есть поток белого света, который коллимируется, то есть фотоны в основном движутся в одном направлении, затем они проходят в прозрачную трубку, содержащую, скажем, газообразный водород, на другом конце трубки у вас есть дифракционная решетка или даже призму, которая рассеивает белый свет, фотоны с более высокой частотой изгибаются больше, чем фотоны с более низкой частотой. Что вы наблюдаете? Темные линии, которые называются линиями поглощения. С точки зрения потока фотонов, входящие фотоны, скажем, с энергией 13,4 эВ, практически движутся в ОДНОМ и том же направлении, эти фотоны накачивают электроны до более высокого состояния. Но когда электроны падают назад, испускаемые ими фотоны, скорее всего, движутся в любом направлении. Таким образом, поток фотонов распространяется по поверхности сферы, значительно уменьшая интенсивность по сравнению с другими фотонами, которые беспрепятственно проходят через газ. Итак, то, что вы видите, это затемненная линия, скажем, на УФ-частоте. в то время как поблизости вы можете увидеть яркие области в фиолетовом видимом диапазоне. Ключом к этому является то, что направление фотонов после того, как они были поглощены, может быть любым направлением по сравнению с входящим направлением потока фотонов. Это конечно не тривиально. Если вы стимулируете газ с помощью электрических средств, чтобы молекулы газа ударялись друг о друга, газ будет производить эмиссионные линии там, где в спектре поглощения появляются темные полосы. Надеюсь это поможет, это мое объяснение, которое я придумал 50 лет назад, когда был глубоко озадачен этим экспериментом в физической лаборатории. Это, конечно, становится очень сложным, поскольку включает статистический анализ системы многих тел, не все атомы будут стимулироваться.
Билл Н