Я сейчас смотрю цикл лекций по ядерной физике. Одной из затронутых тем является излучение и поглощение рентгеновских лучей. Это заставило меня задуматься о некоторых предметах физической химии, которые я изучал в студенческие годы, в частности, о том, как фотоны взаимодействуют с электронами.
Мое основное понимание фотона/электрона: электроны поглощают фотоны, энергия которых эквивалентна энергетической щели между различными орбиталями. Кроме того, электрон испускает фотон с энергией, равной энергетической щели перехода, который электрон совершает между орбиталями.
Мой вопрос заключается в том, что управляет поглощением фотона электроном, когда энергия фотона не соответствует переходному состоянию, т.е. когда электрон выбрасывается из материала.
ПРИМЕЧАНИЕ. Это не повторяющийся вопрос. Ответы на подобные вопросы до сих пор были о том, разрешен ли этот тип процесса. Меня не смущает, что это разрешено. Мне любопытно узнать, как можно понять, что нужно для выяснения того, какие электроны в атоме с большей вероятностью поглотят входящий фотон, учитывая, что он превышает работу выхода материала.
«Электроны поглощают фотоны» не совсем точно. Атомы и вообще связанные состояния (молекулы, решетки) поглощают фотоны электроном, переходящим на орбиталь с более высокой квантованной энергией.
Отметим, что фотоэффект легко проявляется в металлических решетках. Металлы квантово-механически хорошо описываются зонной теорией твердого тела. В проводниках электроны связаны со всей решеткой, поэтому их разрешенные энергетические уровни практически непрерывны. Это означает, что фотон с более высокой энергией, чем связанные состояния зоны проводимости решетки, будет «ионизировать» решетку, давая ей достаточно энергии, чтобы вывести электрон из зоны, избыток становится кинетической энергией выброшенного электрона. Электроны связаны в зоне проводимости, поэтому необходима минимальная частота/энергия фотона, чтобы решетка могла быть ионизирована.
Изучение эффекта в изоляторах активно, например эта ссылка , если у вас есть доступ. Из-за более высоких энергий связи это не так просто, как эффект в металлах.
Возьмем более простой случай атома водорода. Он имеет дискретный спектр, ограниченный сверху. За пределами этой энергии электрон больше не связан с протоном. Но учтите, что это все еще разрешенное энергетическое состояние системы, но в этом случае мы будем иметь два независимых состояния, т.е. энергия взаимодействия мала.
Таким образом, чтобы получить вероятности, можно вычислить точно так же, как и для переходов между связанными состояниями. Однако такая же информация присутствует и в экспериментальных спектрах.
Абстрактная проницательность
Анна В