Точно ли энергия поглощенного фотона равна энергии запрещенной зоны?

Мне было интересно, должна ли Энергия Фотона, поглощаемого Электроном, быть точно Энергией связанного промежутка.

Итак, если у меня есть два энергетических уровня в атоме Е 2 и Е 1 , должен ли мой Электрон иметь именно ту Энергию

час ν "=" Е 2 − Е 1
или достаточно, если фотон имеет большую Энергию, чем эта?

Мне было интересно, потому что, если предположить, что спектр непрерывен, шанс найти фотон с нужной энергией, скажем, час ν "=" 10.2 эВ должно быть довольно небольшим.

Что произойдет, если энергии не хватит? Что происходит с фотоном в этом случае? Кроме того, что вы имеете в виду под вопросом, потому что, если предположить, что спектр непрерывен, шанс найти фотон с нужной энергией, скажем, час ν "=" 10.2 эВ должно быть довольно небольшим.
Если у меня есть один атом водорода, как долго мне придется ждать, пока он поглотит фотон и перейдет в возбужденное состояние? Шанс найти «правильный» фотон казался мне очень маленьким. В основном нужно было бы взять спектральную плотность света ты ( ν ) так что шанс заинтересовать одного Электрона будет примерно таким
г Вт 1 → 2 "=" ты ( ν ) Б 1 → 2 г т

Ответы (1)

Нет, достаточно, чтобы энергия фотона превышала ширину запрещенной зоны. Любая избыточная энергия преобразуется в кинетическую энергию электрона в новой зоне. Вы получаете точно такой же эффект при ионизации атома — избыточная энергия просто переводит электрон в более быстрое континуальное состояние.

Вы также должны принять во внимание, что энергии фотонов никогда точно не определены, за исключением монохроматических лучей с бесконечной временной продолжительностью. Это происходит именно из-за соотношения неопределенности энергия-время: единственный способ получить точно определенную частоту фотона и, следовательно, энергию — это наблюдать ее в течение бесконечно долгого времени. Таким образом, энергия фотона всегда распределяется по ограниченной полосе пропускания.

Аналогичный эффект имеет место для атомных связанно-связанных переходов, которые всегда будут иметь конечную естественную ширину линии. Это вызвано спонтанным излучением, что означает, что если вы оставите атом в возбужденном состоянии на достаточно долгое время, то он в конечном итоге вернется в основное состояние. Это затем ограничивает количество времени, в течение которого вы можете когерентно исследовать частоту перехода, и, в свою очередь, ограничивает точность, с которой вы можете измерить эту частоту.

Спасибо за ваш комментарий ! Это действительно многое проясняет. Таким образом, можно думать о поглощении как о своего рода измерении в терминах квантовой механики? Хотя состояние фотона может быть суперпозицией многих собственных состояний гамильтониана, поглощение подготавливает фотон к переходу в собственное состояние с соответствующей энергией ?
Пожалуйста, уточните, что в случае подъема или опускания электрона с определенного энергетического уровня атома (как мы знаем, из чего состоят звезды) существует квантово-механическая ширина для этого энергетического уровня, поэтому «точный» означает «в пределах». В этом случае высока вероятность того, что электрон будет поднят на более высокий энергетический уровень атомом, поглощающим фотон.
Вероятность того, что энергия фотона точно равна ширине запрещенной зоны, равна нулю.
Пол: да, я тоже об этом думал, если спектр действительно непрерывен.
Ну, не всегда: да, можно выбросить электрон сверхэнергичным фотоном, но только «точная» длина волны переведет электрон из одного связанного состояния в другое. Рассмотрим, например, любую лазерную систему или красивый случай мессбауэровской спектроскопии.
@CarlWitthoft Мессбауэровская спектроскопия, наряду со всеми волновыми явлениями, по-прежнему ограничена теоремой о ширине полосы пропускания. Ширина линии ограничена обратной величиной времени наблюдения; Другими словами, вы можете возбудить мессбауэровский переход в ю со светом центральной частоты ю + Δ ю с произвольно большим Δ ю , если длина импульса достаточно короткая.
@EmilioPisanty Да, я знаю - дело в том, что вы не можете поглотить произвольный фотон с большей энергией, чем энергия перехода.
Точно ли энергия поглощенного фотона равна энергии запрещенной зоны?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v