Emittieren und absorbieren Atome Photonen bei denselben Wellenlängen?

Für jeden spezifischen Übergang nach oben, wo ein Photon einer bestimmten Wellenlänge absorbiert wird, gibt es einen entsprechenden Übergang nach unten, wo ein Photon derselben Wellenlänge emittiert wird. Es gibt jedoch kein "Gedächtnis", das sicherstellt, dass denselben Übergängen in die eine oder andere Richtung gefolgt wird.

Zum Beispiel sehen wir im Wasserstoffspektrum die folgenden möglichen Übergänge:

So könnte beispielsweise ein Wasserstoffatom im Grundzustand ein 97-nm-Photon absorbieren und dann durch Emission eines 97-nm-Photons wieder in den Grundzustand zurückfallen. Oder es könnte in den Grundzustand zurückkehren, indem es ein 486-nm-Photon und dann ein 122-nm-Photon emittiert. Fluoreszenz ist ähnlich, beinhaltet aber normalerweise auch einen oder mehrere strahlungslose Übergänge.

Ich wollte hinzufügen, dass das Absorptionsspektrum und das Emissionsspektrum eines Atoms eng verwandt sein können, aber nicht dasselbe sind.

Wenn ein Atom ein Photon absorbiert, hebt es eines seiner Elektronen auf ein höheres Energieniveau (angeregter Zustand). Schließlich fällt das Elektron auf sein niedrigeres oder ursprüngliches Energieniveau zurück und setzt dabei ein Lichtphoton frei. Die Energie dieses Photons bestimmt seine Wellenlänge, und das resultierende Licht ist das, was als Emissionsspektrum des Atoms angesehen wird.

In Bezug auf Fluoreszenz haben einige Materialien die Fähigkeit, ein Lichtphoton bei einer bestimmten Wellenlänge zu absorbieren. Anstatt diese Energie sofort als Photon freizusetzen, fängt es die Energie stattdessen vorübergehend in einer Form eines angeregten Zustands ein. Schließlich wird die Energie als Lichtphoton freigesetzt, oft mit einer längeren Wellenlänge als der, die absorbiert wurde. Aus diesem Grund strahlen fluoreszierende Mineralien Licht aus, das eine andere Farbe zu haben scheint als das Licht, das auf sie scheint. Es ist als Fluoreszenzspektrum bekannt.