Может ли кто-нибудь помочь мне концептуализировать различия между участием фотона в поглощении, прозрачности, отражении и излучении?
Чтобы быть более конкретным, мое текущее понимание этого вопроса состоит в том, что когда фотон взаимодействует с атомом, содержащим электроны (не со свободным электроном), если частота достаточно высока, он может быть поглощен, и электрон перемещается в менее стабильное состояние . , но более высокий энергетический уровень. В этом смысле все другие фотоны, которые не были поглощены, затем отражаются обратно наружу (придавая объекту соответствующий цвет). Но если частота слишком мала, чтобы образовалась энергетическая щель, фотон проходит через электронное облако, и атомы становятся прозрачными в видимом спектре (как в стекле или воздухе)...
Учитывая это, что является основным фактором, который заставляет фотон либо отражаться от объекта, либо проходить прямо через него (как в случае прозрачности)? Кроме того, когда происходит испускание электрона (например, если электрон поглощает определенную частоту, когда испускается фотон по сравнению с электроном, и испускается ли сам электрон, если он валентный, или отдельный электрон в море электронов в другом месте испускаются, чтобы компенсировать баланс?)
Извините, если это немного беспорядок; пожалуйста, дайте мне знать, если мои предположения выше непоследовательны и нуждаются в настройке, прежде чем двигаться дальше.
Физика этих процессов отражена в так называемых сечениях фотон-атомного рассеяния. Их можно точно сформулировать по гамильтониану системы и оценить численно. Важными из них являются упругие сечения, описывающие ситуацию, когда фотон рассеивается на атоме, но энергия не передается, сечения возбуждения, когда фотон поглощается, оставляя атом в неустойчивом возбужденном состоянии (которое может распасться до состояния с более низкой энергией, испускающей второй фотон) и сечения ионизации, когда фотон поглощается, а атом получает энергию выше своей энергии ионизации, что приводит к его распаду на положительный ион и электрон. Взаимодействие между электромагнитным полем (фотоном) и атомом во всех случаях одинаково, но значения сечений зависят от энергии фотона. Обратите внимание, что хотя энергия фотона может быть достаточно высокой, чтобы вызвать ионизацию, вероятность упругого рассеяния не обязательно должна быть нулевой. Помимо этих простых процессов, если интенсивность фотонного пучка достаточно высока, но частота фотонов (т. е. их энергия) слишком мала, чтобы вызвать ионизацию, то атом все еще может быть ионизирован путем поглощения большего количества фотонов (многофотонная ионизация). Эти процессы экспериментально изучаются с помощью интенсивных лазерных лучей. Здесь мы сталкиваемся с поперечным сечением процесса, где изначально у нас есть n-фотонное состояние (а не одно, как указано выше) и основное состояние атома. если интенсивность фотонного пучка достаточно высока, но частота фотонов (т. е. их энергия) слишком мала, чтобы вызвать ионизацию, то атом все еще может быть ионизирован за счет поглощения большего количества фотонов (многофотонная ионизация). Эти процессы экспериментально изучаются с помощью интенсивных лазерных лучей. Здесь мы сталкиваемся с поперечным сечением процесса, где изначально у нас есть n-фотонное состояние (а не одно, как указано выше) и основное состояние атома. если интенсивность фотонного пучка достаточно высока, но частота фотонов (т. е. их энергия) слишком мала, чтобы вызвать ионизацию, то атом все еще может быть ионизирован за счет поглощения большего количества фотонов (многофотонная ионизация). Эти процессы экспериментально изучаются с помощью интенсивных лазерных лучей. Здесь мы сталкиваемся с поперечным сечением процесса, где изначально у нас есть n-фотонное состояние (а не одно, как указано выше) и основное состояние атома.
уклончивость
Питер Бернхард