Нужна ли электронам определенная энергия для возбуждения электронов?

Фотонам нужны определенные энергетические уровни, равные разнице между двумя энергетическими уровнями, чтобы возбудить электрон в атоме. То же самое и с электронами, которые сталкиваются с атомами?

Короче: да. Энергия, необходимая для возбуждения электрона, не зависит от способа возбуждения, будь то поглощение фотона или поглощение (части) кинетической энергии другого электрона (которую можно рассматривать как передачу посредством виртуального фотона). .
Я спрашиваю, потому что я делаю работу по физике уровня A, в которой говорится, что электрон сталкивается с атомом, возбуждает один из электронов, и KE электрона до столкновения составляет 9 эВ, а после столкновения - 1 эВ. Это просто казалось противоречащим тому, что я узнал о сталкивающихся фотонах, нуждающихся в энергии, равной разнице между дискретными энергетическими уровнями атома. Если то же самое и с электронами, не должны ли все электроны KE быть поглощены?
Нет, важное отличие состоит в следующем: в случае с фотоном фотон поглощается ( помните, что фотон на самом деле просто пакет энергии). Наоборот, в случае электрона «свободный» электрон и связанный взаимодействуют, и благодаря этому взаимодействию «свободный» теряет часть энергии, а связанный получает некоторую энергию (в идеале столько же, сколько потерял «свободный» электрон). свободный' один). Поскольку «свободный» электрон может иметь любое непрерывное количество КЭ, ему нужно только количество , необходимое для возбуждения связанного электрона, чтобы фактически возбудить его.
@Wouter remember that a photon is really just a packet of energy- это неправда, фотон - это полноценная частица. Вот только его единственная вершина взаимодействия поглощает фотон - чисто электромагнитный факт. И тут же может быть испущен еще один фотон, как при рассеянии света на свободном электроне или при распространении света через преломляющую среду. Почему атомы не участвуют в таких процессах, это как-то связано с правилами отбора.
@firtree Я согласен, что это обычно считается действительной элементарной частицей. Но, учитывая некоторые возможные проблемы с фотоном как с элементарной частицей (например, лоренц-инвариантность: разные наблюдатели не обязательно согласны с количеством фотонов; одним из проявлений этого является эффект Унру), я вернулся к оригиналу ( Эйнштейну ) интерпретация фотона как пакета энергии, передаваемого от электромагнитного поля к частице, что в любом случае является важным аспектом в этой истории.
@Wouter Эти проблемы вовсе не связаны с фотонами. Они являются существенными характеристиками самой КТП и будут сопровождать любые квантовые частицы (с учетом порога рождения). Это мир, в котором мы живем, и нет никакого способа избежать этого, закрыв глаза и говоря, что это просто фотоны, которые особенные. Интерпретация Эйнштейна хорошо известна как неполная, и вы должны принять полную интерпретацию КТП.
@firtree Я знаю, что количество частиц не обязательно фиксировано в КТП, но у меня была дискуссия с моим профессором КТП о «существовании» фотонов как реальных элементарных частиц, и он рассказал мне об этой особенности, которая, очевидно, касается только фотонов. В любом случае, с QFT вообще есть проблемы, так что просто слепо принимать это за реальность я точно не буду. (Я не говорю, что хочу полностью игнорировать это, это было бы просто идиотизмом, просто всегда оставайтесь критичным). Однако мой профессор не совсем понял строгость своего утверждения, так что, возможно, это больше философия, чем физика.
@Wouter Либо ты его неправильно понял, либо он ошибся. Эти особенности касаются всех частиц КТП. Просто фотон — единственная свободная частица с нулевым порогом рождения (без учета нейтрино, глюонов и гравитонов), а наиболее физически реалистичное рассмотрение относится к низкоэнергетическому случаю, поэтому обычно упоминаются только фотоны . Но для предельно больших ускорений (порядка м е и более), либо для последних моментов испаряющейся черной дыры ненулевой порог все равно будет превышен, и вы будете наблюдать другие частицы, демонстрирующие такое же поведение.
@Wouter И это не имеет ничего общего с «проблемами с QFT в целом». Показано, что КТП является строгой в этой области, которая известна как уровень дерева или, в более общем смысле, уровень с малой петлей теории возмущений.
@firtree Вполне возможно. Если это действительно так, то я исправляюсь. Между прочим, я не имел в виду этот конкретный вопрос, когда сказал, что не буду слепо принимать КТП как реальность. Теория в целом неудовлетворительна.

Ответы (1)

Энергия и импульс должны быть сохранены. То, что электрон/фотон должен иметь достаточную энергию для возбуждения, очевидно. Интересно, что происходит, когда у них слишком много энергии.

Для радиационных переходов между связанными состояниями орбитальный угловой момент должен измениться на 1. Это означает, что фотон должен быть поглощен, что, в свою очередь, означает, что фотон должен иметь точно правильную энергию (иначе лишней энергии некуда деться). Для переходов в несвязанные состояния (поэтому атом окисляется) это уже не так. Фотон с энергией 9 эВ вполне может породить окисленный атом и фотон с энергией 1 эВ.

Электроны могут легче отбирать (и отдавать) импульс, поэтому им нужно только достаточно энергии для перехода. Поскольку электрон не поглощается, он может забрать лишнюю энергию, если ее слишком много.

Нужна ли электронам определенная энергия для возбуждения электронов?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v