Kann ein Photon ein Atom unbeschadet passieren, ohne absorbiert zu werden? [geschlossen]

Wenn ich in diesem Fall das Photon als Teilchen und das Elektron als punktuell betrachten kann, dann ist das Innere des Atoms scheinbar ein leerer Ort.

Ich weiß nicht, in welchem ​​Mindestabstand von einem Elektron ein Photon passieren kann, ohne von ihm absorbiert zu werden. Mir scheint, dass Photonen ein Atom passieren können, ohne absorbiert zu werden.

Ich weiß jedoch, dass das Innere eines Atoms komplex ist, weil es Quanten ist, und schwer zu verstehen.

Habe ich Recht, oder wird jedes Photon, das "versucht", ein Atom zu überqueren, immer absorbiert, wenn es es durchquert?

Was bedeutet in diesem Zusammenhang Mindestabstand eines Elektrons zu einem Photon ? Im Allgemeinen hat ein Elektron in einem gebundenen atomaren Zustand keine bestimmte Position. Ein Photon ist noch subtiler. Stellen Sie sich klassische Punktteilchen vor?
@Alfred Centauri - Ich denke, dass ein Elektron und ein Photon als Teilchen aus klassischer oder quantenmechanischer Sicht mit ihrer Größe nicht den gesamten Innenraum des Atoms ausfüllen können.
Wenn Schweine Flügel hätten, könnten sie fliegen

Antworten (2)

Im Allgemeinen besteht eine endliche Wahrscheinlichkeit dafür, dass ein Photon ein Atom ohne Wechselwirkung passiert. Das Vorhandensein eines Atoms verursacht Matrixelemente zwischen elektromagnetischen Wellen. Die neue elektromagnetische Welle ist also eine Erweiterung elektromagnetischer Wellen. Im Allgemeinen hat die ungestörte Wellenkomponente einen endlichen Koeffizienten, dessen Quadrat die Wahrscheinlichkeit angibt, Photonen zu finden, die das Atom ohne Wechselwirkung passieren.

Man sollte ein Teilchen nicht mit einem punktförmigen Objekt verwechseln . Photonen sind Teilchen in dem Sinne, dass sie gezählt werden können, Impuls haben usw. Sie sind jedoch nicht punktförmig. So wie ein Elektron in QM im Raum ausgedehnt wird, werden Photonen im Raum ausgedehnt. Ihre räumliche Struktur ist die Modenstruktur des elektromagnetischen Feldes, dessen Anregung sie sind. Im optischen Bereich beträgt die Wellenlänge des elektromagnetischen Feldes einige hundert Nanometer, während die Größe eines Atoms einen Bruchteil eines Nanometers beträgt. Man kann also nicht sinnvollerweise von einem „Photon, das durch ein Atom geht“ sprechen.

Andererseits geht man häufig davon aus, dass ein Atom mit einem im Raum konstanten elektromagnetischen Feld wechselwirkt – ein Atom kann also als punktförmiges Objekt betrachtet werden. Insbesondere das Passieren von Atomen durch Hohlräume, die ein elektromagnetisches Feld lokalisieren, ist ein ziemlich häufiger Versuchs- und Geräteaufbau, z. B. im H-Maser.

Wenn wir ein solches Atom diskutieren, das durch einen Hohlraum geht, kann die Wahrscheinlichkeit, dass es ein Photon absorbiert, wie folgt berechnet werden:

P ( τ ) = e − Γ τ
Wo Γ ist die Absorptionsrate, berechnet nach der goldenen Fermi-Regel, wohingegen τ ist die Durchgangszeit , also die Zeit, die das Atom im Hohlraum verbringt. Beachten Sie jedoch, dass die Verwendung der goldenen Fermi-Regel davon ausgeht, dass die Übergangsrate klein ist und dass das Atom nach dem Emittieren/Absorbieren des Photons nicht erneut mit dem Feld wechselwirkt. Wenn Atome lange Zeit in der Kavität verbringen, wie in tatsächlichen Masern/Lasern, muss man auf komplexere Mittel zurückgreifen, wie z. B. Jaynes-Cummings oder, im Falle vieler Atome, auf das Dicke-Modell.

„Genauso wie ein Elektron in QM sich im Raum ausdehnt, werden Photonen im Raum ausgedehnt.“ Dieser Satz ist doppelt fehlerhaft. Hier noch eine: „Ihre räumliche Struktur ist die Modenstruktur des elektromagnetischen Feldes, von dem sie Anregungen sind.“
„man nimmt häufig an, dass ein atom mit einem im raum konstanten elektromagnetischen feld interagiert.“ Dies ist unklar. Vielleicht meinst du eine ebene Welle?
Das elektromagnetische Feld von @my2cts ändert sich auf der Skala der Atomgröße kaum, was die Grundlage für das Schreiben von Wechselwirkungen wie z D ⋅ E ( T ) .
Sprechen Sie also tatsächlich von der Näherung der ebenen Welle für optische Übergänge?
@my2cts zu Ihrem ersten Kommentar siehe jede Standardreferenz zur EM-Feldquantisierung, auch Wikipedia: en.m.wikipedia.org/wiki/…
Können Sie Ihre Aussagen „Genauso wie ein Elektron in QM im Raum ausgedehnt ist, dehnen sich Photonen im Raum aus. Ihre räumliche Struktur ist die Modenstruktur des elektromagnetischen Feldes, dessen Anregung sie sind.“ ?
@my2cts es muss keine ebene Welle sein - wichtig ist, dass sich das Feld langsam auf der Skala eines Atoms ändert. Atom ist punktartig, nicht das Feld.
@my2cts Ich bezog mich auf die Tatsache, dass die erste Quantisierung für das em-Feld mit der zweiten Quantisierung für Fermionen identisch ist. Im Wesentlichen ist die Modenstruktur des Feldes das Äquivalent der fermionischen Eigenzustände. Beachten Sie, dass Moden nur im freien Raum ebene Wellen sind - das Verfahren funktioniert genauso in Hohlräumen, Wellenleitern usw.
Ein Elektron ist nicht „erweitert“ und ein Photon auch nicht. Die sie beschreibende Wellenfunktion sind. Beachten Sie zweitens, dass ich tatsächlich 'Plane Wave Approximation ' geschrieben habe.
Kann ein Photon ein Atom unbeschadet passieren, ohne absorbiert zu werden? [geschlossen]
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