Передача энергии электронов атомам (нагрев вещества за счет поглощения фотонов)

Если электрон поглощает фотон, чтобы выйти на более высокий энергетический уровень, он должен либо вернуться в то же состояние, либо в любое другое более низкое состояние, испустив требуемый фотон. Как же тогда может быть чистая передача энергии атому? Нагрев означает увеличение кинетической (колебательной) энергии атомов. Если энергия, поглощенная фотоном, повторно излучается в виде фотона, то как атомы извлекают энергию из падающих фотонов?

Возможно, вам будет полезно прочитать об эффекте Мессбауэра .
@dmckee --- ex-moderatorkitten Мне бы очень хотелось, чтобы вы опубликовали это как ответ. Кроме того, в более общем плане, en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_spectroscopy (хотя я не знаю, существовала ли эта вики-страница 7 лет назад. Привет из будущего! Э-э... сейчас здесь немного страшно.)

Ответы (2)

Устраним некоторые недоразумения:

если электрон поглощает фотон, чтобы выйти на более высокий энергетический уровень,

Это не электрон поглощает фотон, чтобы перейти на более высокий энергетический уровень. Это целый атом, который представлен потенциальной ямой с энергетическими уровнями, заполненными электронами до точки. Фотон с правильной энергией, то есть с энергией, покрывающей разницу между уровнем, на котором находится электрон, и более высоким энергетическим пустым уровнем, будет поглощен всем атомом. Электрон будет распадаться с характерным временем затухания с более высокого энергетического уровня на более низкий, а фотон снова примет энергию. Может случиться так, что каскады фотонов могут отбирать энергию.

он должен либо вернуться в то же состояние, либо в любое другое более низкое состояние, испустив требуемый фотон....

Опять же, именно система ядро+электроны поглощает и испускает квантованные фотоны.

В этом случае (поглощения и испускания) атому передается небольшая кинетическая энергия из-за сохранения импульса в рамках принципа неопределенности Гейзенберга.

*НО КАК ОНО МОЖЕТ ПЕРЕДАВАТЬ СВОЮ ЭНЕРГИЮ НА БЛИЖАЙШИЕ АТОМЫ*

Надеюсь, понятно, что нет. Может случиться так, что, например, дипольное поле атома взаимодействует с полем другого атома и передает полученную им кинетическую энергию, но это будет от почти континуального рассеяния, где фотоны находятся вне массовой оболочки (виртуальные ) . Излучение черного тела соответствует для больших длин волн между классической и квантовой формами. Необходимость квантования возникает при более высоких энергиях, чтобы избежать ультрафиолетовой катастрофы.

ЕДИНСТВЕННЫЙ путь лежит через столкновения электронов с атомами (абсурдно).....

Нет, фотоны из континуума могут взаимодействовать с дипольными и квадрупольными моментами атомов и передавать туда энергию. Инфракрасные фотоны континуума могут рассеиваться оставшимися полями атомов/молекул, передающих импульс/кинетическую энергию и повышающих температуру. Это непрерывный процесс, а не квантованный. Релаксация колебательных уровней решетки высвободит квантованные фотоны.

нагревание означает увеличение колебательной энергии атомов,

правильно, но и кинетической энергии

тогда как именно они получают его от возбужденных электронов?

Нет, они получают его из континуума взаимодействий инфракрасных фотонов с оставшимися полями атомов и молекул.

По сути, то, о чем вы спрашиваете, - это « фотоэлектрический эффект ». Интенсивность света не влияет на энергию, необходимую материалу для испускания фотона.

Минимальная энергия, необходимая для испускания фотона, определяется работой выхода Φ "=" час ф где h — постоянная Планка, а f — частота.

Вот флэш- симуляция того, что происходит.

Интенсивность влияет на то, что она меняет количество электронов, возбуждаемых падающим светом, которое отличается.