Поглощение фотонов

Мы знаем, что всякий раз, когда белый свет падает на объект, фотоны определенной длины волны (длина волны де Бройля) поглощаются атомами, что вызывает возбуждение электрона, а затем электрон высвобождает фотон той же энергии, чтобы уменьшить его энергию. Этот испускаемый фотон мы видим как цвет объекта. Что происходит с оставшимися фотонами, которые атом не поглотил?

Когда вы говорите «мы знаем», кого вы имеете в виду? Я, например, сам не согласен с вашим счетом. Дайте, пожалуйста, ссылку на учебник или статью, где приведено такое описание.

Ответы (3)

Когда белый свет падает на красный объект, красные фотоны не поглощаются, мы говорим, что они отражаются. Синие и зеленые фотоны поглощаются электронами, большинство этих электронов выделяют энергию в виде ИК фотонов (тепло).

Вы говорите, что красные фотоны не поглощаются, а отражаются. Не могли бы вы объяснить явление отражения фотона.
Что приходит на ум, так это 2 типа отражения. 1) зеркало с металлическим покрытием, на самом деле фотон немедленно поглощается и немедленно переизлучается одиноким электроном, электрон может свободно прыгать вверх и вниз по энергии. 2) Рассеяние (наиболее распространенное) - электроны не могут слишком прыгать на энергию, равную фотонам, поэтому траектория фотона отклоняется от взаимодействия с его ЭМ полем и ЭМ полем электрона в веществе, их будет мало взаимодействия одно за другим, пока фотон не найдет выход из материала в случайном направлении.

Цвет объекта в целом определяется светом, который он отражает . Конечно, источники света, такие как солнце или лампы, являются исключениями. Кроме того, в общем случае поглощение света не приводит к излучению света. Исключением является флуоресценция.

Отражение и поглощение света в диэлектрическом материале или металле не могут быть описаны с точки зрения взаимодействия с отдельными атомами . Скорее, речь идет о коллективных возбуждениях с участием многих атомов. Свет распространяется в диэлектрике как смесь этих возбуждений и, следовательно, подчиняется модифицированному уравнению эффективной среды, в котором изменяется скорость распространения. На границе происходит частичное отражение из-за резкого изменения свойств распространения.

Когда фотон взаимодействует с атомом, могут произойти три вещи:

  1. при упругом рассеянии фотон сохраняет свою энергию и меняет угол

  2. при неупругом рассеянии фотон отдает часть своей энергии атому и меняет угол

  3. поглощение, фотон отдает всю свою энергию атому, а поглощающий электрон переходит на более высокий энергетический уровень в соответствии с КМ

Теперь вы говорите, что цвет объекта — это фотоны, которые переизлучаются. Это верно лишь отчасти:

  1. некоторые предметы могут светиться даже в темноте, если на них не падает свет, как нагретые металлы, поэтому им не приходится переизлучать свет. Или Солнце не переизлучает свет, оно только излучает свет из-за внутренних процессов, вызывающих излучение. Эти объекты имеют свой цвет независимо от того, падает на них свет или нет.

  2. не все предметы имеют свой цвет, как и металлы, не имеют своего цвета. металлы обычно серебро, т.к. Это связано с тем, что, согласно КМ, металлы обычно имеют доступные d-орбиты, и s-электроны перемещаются на d-орбиты, когда на них падает определенный свет. Этот определенный свет в случае металлов имеет такую ​​высокую энергию, что фотоны с видимой длиной волны не могут справиться с этой задачей. Все видимые фотоны отражаются и не поглощаются металлами. Поэтому такие металлы, как серебро, не имеют собственного цвета. Они просто отражают весь видимый свет. И они обычно не поглощают и не излучают видимый свет.

  3. некоторые предметы не поглощают (или редко) видимый свет, а лишь отражают его, как зеркала (это из-за 2.)

Вы, конечно, правы, что некоторые объекты имеют свой собственный цвет, а это означает, что они поглощают часть видимых фотонов и переизлучают часть видимых фотонов.

Итак, вы спрашиваете, что происходит со всеми фотонами, которые не поглощаются. Некоторые фотоны рассеиваются упруго, а некоторые неупруго.

  1. упругое рассеяние - это то, что происходит на зеркальных поверхностях, то есть отражение (обычно это происходит с видимым светом)

  2. неупругое рассеяние обычно происходит со светом невидимой длины волны, эти фотоны передают колебательную энергию молекулам материала, нагревая их. (это обычно происходит с невидимым светом)

  3. поглощенный свет (это может происходить как с видимым, так и с невидимым светом) может переизлучаться, но релаксация электрона не всегда протекает так же, как возбуждение. релаксация может происходить в несколько этапов, называемых каскадами, и поэтому электрон может поглощать фотон с синей длиной волны и может повторно излучать фотоны с двумя разными длинами волн, поэтому видимый свет может повторно излучаться в другом цвете.

Это распространенное заблуждение, что, как вы говорите, стена белая только потому, что она отражает белый свет. Физически не существует такого понятия, как свет с длиной волны белого цвета. Белый свет представляет собой комбинацию фотонов всех видимых длин волн. Наши глаза воспринимают белый свет как белый, потому что у нас есть рецепторы для красного, зеленого, синего, а белый свет использует все эти комбинации и использует все рецепторы примерно в одинаковом соотношении.

Теперь белая стена кажется белой, потому что солнечный свет не желтый, а солнечный свет — белый свет. Когда белый свет Солнца падает на белый объект, этот объект поглощает и переизлучает фотоны всех длин волн, и мы воспринимаем его как белый. Если вы направите красный свет на белый объект, он будет казаться красным, и он работает со всеми цветами.