Energieniveaus und Photonenabsorption

Wir sagen, um ein Elektron auf ein höheres Energieniveau zu heben (um das Elektron anzuregen), braucht man ein Photon mit einer Energie, die gleich der Energielücke zwischen dem Grundzustand und dem nächsten Energieniveau ist.

Aber ich bin verwirrt, weil ich nicht verstehen kann, was mit all den anderen Photonen (mit unterschiedlichen Wellenlängen) passiert, die nicht die richtige Energie haben, um das Elektron anzuregen? Spiegeln sie sich? Wenn ja, wie wird die Farbe eines Objekts definiert, wenn viele verschiedene Photonen innerhalb des sichtbaren Wellenlängenspektrums reflektiert werden und unsere Augen erreichen?

Antworten (2)

Photonen mit "zu viel" Energie werden absorbiert und können auch Elektronen anregen. Die zusätzliche Energie kann verwendet werden, um ein weiteres Photon zu erzeugen. Bei Kristallen kann die Energie auch als mechanische Schwingung in das Gitter aufgenommen werden.

Photonen mit "zu geringer" Energie werden das Elektron nicht anregen können und einfach ihren fröhlichen Weg fortsetzen. Denken Sie an Glas (Quarzglas), das eine Bandlücke von 9 eV hat. Es absorbiert kein sichtbares Licht, weil die Photonen nicht genug Energie haben, um absorbiert zu werden.

Bedeutet das, dass die Photonen einfach direkt durch die Objekte hindurchgehen? Oder werden sie sich ihren Weg nach draußen bahnen?
Die Photonen gehen direkt hindurch, sie werden nicht absorbiert. Das Licht hat auch wellenförmige Eigenschaften, bei denen sich die Wellenlänge ändert, wenn es in ein Material eintritt, das eine andere Dielektrizitätskonstante hat. Dieses Phänomen wird klassischerweise als Huygens-Fresnel-Prinzip bezeichnet.

Wenn ein Photon mit einem Atom interagiert, können 3 Dinge passieren:

  1. Bei der elastischen Streuung behält das Photon seine Energie, ändert aber den Winkel.

  2. Bei der inelastischen Streuung gibt das Photon einen Teil seiner Energie an das Atom ab und ändert den Winkel.

Wenn das Photon den Winkel ändert, ist es im Falle eines Spiegels 180 Grad und im Falle eines Glases derselbe Winkel

  1. Bei der Absorption gibt das Photon seine gesamte Energie an das Atom ab

Die Farbe, die Sie sehen, kommt von den reflektierten und den emittierten Photonen. Ein Körper kann Photonen aussenden, auch wenn kein Licht auf ihn scheint, wie die Sonne.