Как скоро электрон излучает обратно поглощенный фотон?

Этот вопрос включает два случая: электроны, связанные с ядром, и свободные электроны.

Связанные электроны

Рассмотрим для простоты атом водорода. Насколько я знаю, чтобы иметь возможность возбудить электрон, энергия фотона должна иметь дискретные значения, соответствующие разности энергетических уровней внутри атома водорода. Кстати в этой ссылке ответ гласит, что не электроны поглощают фотон, а атом вообще, что для меня имеет смысл (поправьте или уточните, если не так).

Вопрос в том, как долго электрон остается в этом возбужденном состоянии, т.е. как быстро излучается обратно фотон? Одинаково ли это для всех энергетических уровней и всех условий, таких как плотность частиц (когда много атомов вместе), температура, наличие электрического поля, структура ядра (количество нейтронов) и т. д.?

Свободные электроны

Опять же, по той же ссылке , свободные электроны не поглощают фотоны, а значит подвергаются только комптоновскому рассеянию. Это верно? Если нет, то сколько времени потребуется, чтобы фотон испустился обратно? Является ли прирост энергии постоянным?

Ответы (2)

ответ гласит, что не электроны поглощают фотон, а атом вообще,

Верно, система ядро-электроны поглощает энергию. В обычном приближении покоящегося ядра (из-за его гораздо большей массы хорошее приближение) говорят об изменении орбиталей электрона, переходящих на более высокий энергетический уровень.

Вопрос в том, как долго электрон остается в этом возбужденном состоянии, т.е. как быстро излучается обратно фотон?

На вопрос о ширине спектральной линии отвечает неопределенность энергия-время , хотя для получения правильного числа необходимо изучить общее уширение, которое может существовать.

это означает, что они подвергаются только комптоновскому рассеянию.

Это правильно, хотя я бы включил всевозможные рассеяния , (комптон высокоэнергетический).

Если поглощает энергию система ядро-электроны, то меняет энергетический уровень именно эта система, а не только электрон.
@ Руслан, да, но я, поскольку ядро ​​​​такое крошечное и намного тяжелее, мы говорим об электронах на орбитах, как если бы ядро ​​​​покоилось, его орбитали ограничены такими маленькими радиусами.
Я хочу сказать, что в первой части предложения вы говорите о системе ядро-электрон, а во второй вы молча предполагаете приближение с фиксированным ядром, что делает недействительной цитату, на которую вы отвечаете, и первую часть вашего предложения.
@Руслан я уточнил
@annav В своем ответе вы написали, что «масса электрона фиксирована, и если бы он мог поглотить фотон - в центре масс электрона - масса должна была бы измениться, что противоречит наблюдениям» . Но в этой ссылке, которую вы предоставили, написано : «Измерение массовой энергии нестабильной частицы большое количество раз дает распределение энергий, называемое распределением Лоренца или Брейта-Вигнера» . Как мы наблюдаем распределение, если масса электрона постоянна?
@ Xfce4 Электрон стабилен, насколько могут обнаружить наши измерения, поэтому комментарий к нему не относится. Распределение стабильной частицы представляет собой дельта-функцию en.wikipedia.org/wiki/Dirac_delta_function , что означает, что в эксперименте по измерению массы электрона мы просто получили бы экспериментальное распределение ошибок.
@annav Хорошо, но если распределение вызвано только экспериментальной ошибкой, как мы можем использовать такое распределение, чтобы определить, как долго электрон остается в возбужденном состоянии?
@ Xfce4 Я говорю об экспериментах по измерению массы электрона . Энергии переходов в атомах много больше, чем экспериментальные ошибки измерения массы электрона. см. arxiv.org/abs/1406.5590 . В атомных единицах массы =0,000 548 579 909 067(14)(9)(2) ошибки см. в публикации (числа в скобках) уравнение 5).
@annav Вопрос в том, «Как скоро электрон излучает обратно поглощенный фотон?» В своем ответе вы указали эту ссылку . Я не понимаю, как нам поможет эта связь, если масса электрона всегда постоянна.
@ Xfce4 Фиксированная масса электрона (и ядра) используется при расчете спектров, например, для водорода, ширина обусловлена ​​причинами, указанными здесь www-star.st-and.ac.uk/~kw25/teaching/ nebulae/… , не в массе, а в вероятностной пространственной оболочке, заданной HUP.
@annav О, распределение не означает, что масса меняется, даже если она выражается как Е 0 "=" м 0 с 2 . Распределение состоит в том, чтобы найти величину неопределенности в энергии. Из этого мы выводим неопределенность во времени, и это, я полагаю, дает представление о среднем времени, за которое электрон возвращается в основное состояние. Спасибо.

Изолированный атом в возбужденном состоянии останется там навсегда. Однако атом обязательно взаимодействует с электромагнитным полем, другими атомами и т. д., что заставит его переизлучать фотон. Некоторые из этих процессов, например спонтанное излучение , не зависят от температуры и других условий. Другие, такие как вынужденное излучение или релаксация из-за столкновений с другими атомами, могут зависеть от температуры.

Изолированный атом в возбужденном состоянии остался бы там навсегда. Однако атом обязательно взаимодействует с... Эта часть такая крутая. Глядя на интерпретацию орбиталей в КМ, я ожидал именно этого. Потому что, как только ВФ электрона вписывается в орбиталь (как частица в одномерном ящике), почему она должна менять свое состояние без разрушения. Если бы электронам было необходимо переходить на более низкие орбитали без какого-либо фактора окружающей среды, разве они не действовали бы всегда одинаково и падали бы с одинаковой продолжительностью? Но все же, вы уверены в правильности этого утверждения?
Да. Но обычно атом связан с электромагнитным полем, даже если он находится в вакууме. Вот почему он в конечном итоге спонтанно излучает фотон. называется естественным временем жизни возбужденного состояния
...обычно атом связан с электромагнитным полем, даже если он находится в вакууме. Это утверждение из квантовой теории поля о полях, охватывающих всю Вселенную, или вы имеете в виду классическое электромагнитное поле между электроном и протоном?
Это квантовое утверждение - с помощью классического электромагнитного поля невозможно получить спонтанное излучение.
Как скоро электрон излучает обратно поглощенный фотон?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v