Уровни энергии: отражение или поглощение и излучение / цвет объектов и спектр излучения

Это вопрос, который включает в себя разные темы, связанные друг с другом, и я думаю, что быстрее поместить все в один вопрос, чем иметь несколько вопросов.

Прежде всего, одной из первых вещей, которые я узнал по этому вопросу, было то, что цвет объекта является результатом отражения одного цвета /длины волны и поглощения всех других цветов/длин волн в спектре видимого света .

Пока здесь все прекрасно и просто, а теперь я перехожу к изучению отражения света и узнаю, что свет на плоской поверхности отражает свет под тем же углом, что и падающий свет.

После этого я начал узнавать об энергетических уровнях элементов и о том, как электроны разных элементов поглощают фотоны только с определенной энергией , и когда это происходит, мы говорим, что электрон возбуждается, а через некоторое время электрон «де-возбуждается» и делает что он испускает фотон/свет с теми же свойствами (цветом) поглощенного.

Также, когда я пытался узнать больше об этом, я увидел это видео ( https://www.youtube.com/watch?v=Omr0JNyDBI0 ), которое объясняет, почему стекло прозрачно, и в основном (насколько я мог понять) стекло прозрачно, потому что энергетические уровни атомов стекла намного выше, чем основное состояние, и видимый свет недостаточно энергичен, чтобы возбудить эти электроны, и поэтому фотоны из спектра видимого света не поглощаются (и переизлучаются), а просто проходят прямо через стекло.

А теперь начинаются вопросы:

  1. Является ли отражение таким же, как поглощение и излучение?

  2. Если электроны атома поглощают фотоны только с определенной энергией (или длиной волны), как мы можем сказать, что цвет объекта определяется отражением одного цвета /длины волны и поглощением всех других цветов/длин волн видимого спектр света, если мы знаем, что атомы/электроны не поглощают все разные длины волн/энергии фотонов.

  3. Спектр излучения элемента/атома определяется отраженными фотонами?

Ответы (2)

1) Нет, отражение, излучение и поглощение — разные процессы. Отражение происходит, когда падающая волна сталкивается с границей раздела (например, с типичной границей раздела воздух-стекло). Благодаря этому разрыву в распространяющейся среде часть волны проходит, а часть отражается. Таким образом, отсутствие падающей волны означает отсутствие отраженной волны.

2) Цвет объекта зависит от всех частот, которые он не поглощает, и от того, насколько ваши глаза чувствительны к этим частотам. Бытовые предметы не поглощают весь диапазон частот, поэтому их цвет представляет собой комбинацию всех непоглощаемых частот.

3) Нет, спектр излучения определяется исключительно электронными состояниями атома и их взаимодействием с остальным материалом. Проблема использования отраженного света для характеристики спектра атома заключается в том, что любые другие потери (например, рассеяние) в среде также будут отбирать энергию у волны. Таким образом, ваша отраженная волна будет содержать информацию обо всей среде , а не только об одном атоме.

Для ответа необходимо уточнить:

  1. когда фотон взаимодействует с атомом, могут произойти три вещи:

    1.) упругое рассеяние, то есть когда фотон меняет угол, но его энергия одинакова\

    2.) неупругое рассеяние, когда фотон меняет угол, но часть его энергии уходит в атом\

    3.) поглощение, когда энергия фотона полностью уходит в электрон, электрон возбуждается, а затем возвращается в основное состояние и испускает фотон с той же частотой (в стекле, в том же направлении, и в зеркале, в обратное направление)

  2. цвет объекта зависит от частоты отраженного и испущенного фотона, вот что вы видите

  3. тело может излучать фотоны, даже если на него не падает свет, подумайте о солнце

Свет не поглощается, а затем переизлучается стеклом. В лучшем случае атом переходит в виртуальное состояние и возвращается в основное состояние.