Как могут формироваться спектры поглощения, если атомы не могут оставаться в возбужденном состоянии?

Мне поручили написать исследовательскую работу о звездах. Однако я очень мало знаю о физике в целом. Я узнаю, как мы можем собирать информацию о звездах, анализируя свет, который они излучают. Итак, во-первых, я узнаю о том, как свет взаимодействует с материей.

Я только что узнал об атомах и о том, что обычно они существуют в заземленном состоянии. Либо столкновение с другим атомом, либо поглощение фотона с нужной длиной волны может заставить электрон(ы) в атоме подняться на более высокий энергетический уровень. Теперь атом находится в возбужденном состоянии.

Однако атомы не могут оставаться в возбужденном состоянии, так как это состояние неустойчиво. Итак, через 10 -6 - 10 -9 секунд испускается фотон из-за вновь обнаруженного избытка энергии, когда электрон падает обратно на свой основной уровень.

  • Подвопрос: что здесь причина, а что следствие? Падает ли электрон из-за высвобождения фотона? Или высвобождение фотона является результатом того, что электрон втягивается обратно какой-то фундаментальной силой? Если последнее имеет место (что я подозреваю), то какова эта сила? Это электромагнитная сила?

Насколько я понимаю, (если предположить, что возбуждение было вызвано поглощением фотона), испускаемый фотон будет иметь длину волны, равную поглощенному фотону.

Если вышесказанное верно, я не понимаю, как мы замечаем линии поглощения света, проходящего через газ.

Утверждается, что атомы в газе поглощают часть света, проходящего через них, но согласно моему нынешнему пониманию взаимодействия этот свет вскоре будет испускаться повторно. Итак, я думаю, что мы все же должны увидеть непрерывный спектр. что мне здесь не хватает?

То, что одна частота поглощается, не означает, что она переизлучается. Вместо этого полная энергия, поглощенная одним (высокоэнергетическим) фотоном, может быть высвобождена в виде нескольких (более низких энергий) фотонов.
В практических экспериментах время жизни электронных состояний может составлять несколько секунд.

Ответы (1)

По сути, линии поглощения существуют потому, что поглощенные фотоны не переизлучаются в том же направлении, поэтому можно наблюдать темные линии. Существуют различные причины, вызывающие это.

Например, лишняя энергия может рассеиваться как фонон в твердой или сильно взаимодействующей системе. Возбужденные состояния также могут излучать несколько низкочастотных фотонов, если существуют метастабильные состояния. Наконец, даже если атомы переизлучают фотон с той же частотой, направление фотона совершенно случайно. Следовательно, весь переизлученный свет можно игнорировать, если детектор находится достаточно далеко, следовательно, темные линии.

ааа это имеет смысл. Таким образом, гарантируется только то, что будет высвобождено такое же количество энергии, но его форма может быть не одиночным фотоном, и он может быть запущен в направлении, выходящем за пределы поля зрения линзы.
Это не правильное (или, по крайней мере, не полное) объяснение звезд. Для образования линий поглощения необходим температурный градиент.
@ProfRob «Для создания линий поглощения требуется температурный градиент», не могли бы вы рассказать об этом подробнее?
@ ÁrpádSzendrei Если градиента температуры нет, ваша линия обзора заканчивается на материале с той же температурой и, следовательно, с той же поверхностной яркостью. Аргумент в этом вопросе берет простой случай холодного объекта, освещенного сзади горячим объектом (т. е. неявно предполагает градиент температуры), и где оптическая глубина настроена так, что вы можете видеть горячий объект в континууме, но не в линия.
Как могут формироваться спектры поглощения, если атомы не могут оставаться в возбужденном состоянии?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v