Das einfache Modell der Farbe des reflektierten Lichts von Objekten (ja, die Farbwahrnehmung ist eine Funktion des Auges / Gehirns), wie ich es verstehe, ist:
Zuerst werde ich schreiben, was ich verstehe, was passiert - was die Quelle meines Missverständnisses sein könnte.
Stellen Sie sich weißes Licht vor, das auf ein Material einfällt.
Photonen einer bestimmten Wellenlänge können von einem Atom absorbiert werden, indem ein Elektron dazu gebracht wird, von seinem "Grund"-Zustand auf ein höheres Energieniveau zu springen.
Wenn der Rest des einfallenden Lichts reflektiert oder durchgelassen wird, ist die Farbe des Materials das, was das Auge/Gehirn als die Farbe von weißem Licht abzüglich der absorbierten Frequenzen wahrnimmt.
Das Material muss einen Frequenzbereich absorbieren , sonst würden alle Farben des reflektierten/durchgelassenen Lichts weiß erscheinen , bis sie durch ein Spektroskop beobachtet würden, das einzelne Frequenzen anzeigen würde, die im Weißlichtspektrum fehlen – was zu wenig des gesamten Spektrums wäre, um es zu bemerken.
Was zu meiner eigentlichen Frage führt....
Wenn ein Elektron durch die Absorption eines Photons aus dem einfallenden Licht "angeregt" wurde, wird es sicherlich irgendwann später auf ein niedrigeres Energieniveau fallen und die ursprünglich absorbierte Frequenz wieder emittieren? Es gibt also keine "fehlenden" Frequenzen aus dem reflektierten / durchgelassenen Licht und jedes Objekt erscheint weiß? (aber das passiert natürlich nicht).
Wenn Sie ein einzelnes isoliertes Atom betrachten, dann ist es wahr, dass das Atom keine Möglichkeit hat, die Energie des Photons loszuwerden, außer indem es ein anderes Photon emittiert. Sobald das Atom jedoch von anderen Atomen umgeben ist, gibt es verschiedene Mechanismen für den strahlungslosen Zerfall, dh die Übertragung der Energie des absorbierten Photons in Kanäle, die keine Rückstrahlung des Photons beinhalten.
In einem Gas kann das angeregte Atom oder Molekül mit einem anderen Atom/Molekül kollidieren und die Anregungsenergie in kinetische Energie umwandeln. Dies ist als Kollisionsentregung bekannt (dieser Wikipedia-Artikel bezieht sich auf Kollisionsanregung, aber Entregung ist der gleiche Prozess in umgekehrter Richtung).
In einem Festkörper kann die Energie in Gitterschwingungen, dh Wärme, umgewandelt werden, was allgemein als Abschrecken bezeichnet wird . Tatsächlich ist das Abschrecken in den meisten Festkörpern so effizient, dass fast keine Energie als Photonen zurückgestrahlt wird. Rückstrahlung in Fluoreszenz oder Phosphoreszenz ist eher die Ausnahme als die Regel.
Erstens findet die Reflexion nicht nur auf atomarer Ebene statt, die Struktur und Anordnung der Atome, aus denen das Material besteht (z. B. Kristalle), kann Licht selbst reflektieren, und Sie können dies bei einigen Tarntieren sehen, die in der Lage sind, ihre Farbe zu ändern durch Veränderung der Hautstruktur.
Dann kommt Ihre Frage zum Atom. Auch hier fallen mir einige Dinge ein, die passieren könnten: Ein photoelektrischer Effekt kann auftreten, sodass die Energie des Photons verwendet wird, um das Elektron freizusetzen und in kinetische Energie und elektrischen Strom umgewandelt wird. Oder dann kommt der von Ihnen beschriebene Prozess, bei dem das Elektron das Photon erneut emittiert. Das erneut emittierte Photon befindet sich nicht in einer Richtung nach außen vom Material, sodass es vom Material wieder absorbiert wird, um den Prozess erneut zu beginnen, bis die Energie wird einfach abgeladen und in die Schwingung von Atomen umgewandelt, was nur Wärme ist.
Das sind nur die Prozesse, die mir einfallen, vielleicht steckt mehr dahinter. Ich hoffe, ich war klar.
Das ist eine interessante Frage, die interessantesten Fragen sind normalerweise die, die ein Kind stellen wird. Sie sind nicht leicht zu beantworten. Zunächst bleiben wir beim Teilchenmodell des Lichts. Stellen Sie sich vor, wir haben einen weißen Lichtstrom, der kollimiert ist, dh die Photonen wandern im Grunde in die gleiche Richtung, sie werden dann in eine klare Röhre geleitet, die beispielsweise Wasserstoffgas enthält, am anderen Ende der Röhre haben Sie ein Beugungsgitter oder sogar ein Prisma, das das weiße Licht ausbreitet, die höherfrequenten Photonen werden stärker gebeugt als die niedrigerfrequenten. Was beobachten Sie? Dunkle Linien, die Absorptionslinien genannt werden. Aus Sicht des Photonenflusses sagen die ankommenden Photonen bei 13,4 eV, dass sie sich praktisch in die GLEICHE Richtung bewegen, diese Photonen pumpen die Elektronen in einen höheren Zustand. Aber wenn die Elektronen zurückfallen, werden die Photonen, die sie emittieren, höchstwahrscheinlich in jede Richtung gehen. Dadurch wird der Photonenfluss über die Oberfläche einer Kugel verteilt, was die Intensität im Vergleich zu anderen Photonen, die das Gas ungehindert passieren, erheblich verringert. Was Sie also sehen, ist eine dunkle Linie bei der UV-Frequenz, sagen wir. In der Nähe sehen Sie möglicherweise helle Bereiche im violetten sichtbaren Bereich. Der Schlüssel dazu ist, dass die Richtung der Photonen, nachdem sie absorbiert wurden, im Vergleich zur Einfallsrichtung des Photonenflusses in jeder Richtung sein kann. Es ist sicherlich nicht trivial. Wenn Sie das Gas mit elektrischen Mitteln anregen, so dass die Gasmoleküle aneinander stoßen, erzeugt das Gas Emissionslinien, wo die dunklen Bänder im Absorptionsspektrum auftreten. Hoffe das hilft, Das ist meine Erklärung, die ich mir vor 50 Jahren ausgedacht habe, als mich dieses Experiment im Physiklabor zutiefst verwirrte. Dies wird natürlich sehr kompliziert, da es sich um eine statistische Analyse eines Vielteilchensystems handelt, nicht alle Atome werden angeregt.
Bill N