Was passiert, wenn das einfallende Licht auf ein Atom Photonen mit nicht ausreichender Energie hat, um ein Elektron anzuregen?

Was passiert, wenn ein Atom eines Elements mit monochromatischem Licht bestrahlt wird, falls die Frequenz des Lichts nicht mit der Frequenz übereinstimmt, die für einen der mehreren möglichen elektronischen Übergänge benötigt wird? Wird das Photon das Atom einfach passieren? Oder kollidiert es mit dem Kern und wird abgelenkt oder reflektiert? Der Kern nimmt im Vergleich zum Atomvolumen nur einen winzigen Raum ein und wird eine ganze Ansammlung solcher Atome für das jeweilige monochromatische Licht transparent sein, da die meisten Photonen nur den leeren Raum im Atom passieren?

Ich werde den Teil der Frage über die Größe und den leeren Raum kommentieren. Die Quantenwelt ist anders als die klassische. Atome und andere Teilchen sind keine kleinen Kugeln. Es gibt keinen "Volltreffer". Größe ist dort auch nicht gut definiert. Die Größe des Kerns und des leeren Raums sind also irrelevant. Selbst wenn der Kern die Größe eines Atoms hätte, würde ein Photon, wenn es nicht interagiert, es einfach passieren. Da gibt es keine "feste Materie", sondern Wahrscheinlichkeitswellen von Wechselwirkungen.
@safesphere Ich habe einige sehr grundlegende Informationen darüber, wie sich die Quantenwelt verhält und dass Teilchen wie das Elektron durch eine Überlagerung von Wellenfunktionen und nicht durch klassische Eigenschaften wie Position und Impuls definiert werden. Was würde es jedoch in dieser Analogie tatsächlich bedeuten, dass ein Photon nicht mit einem Teilchen, sagen wir beispielsweise einem Elektron, „interagiert“? Was ist eine inhärente Eigenschaft, die ein Photon einer bestimmten Wellenlänge hat, die es ihm ermöglicht, mit bestimmten Teilchen zu "wechselwirken", aber nicht mit anderen? Danke!
Zwei Fragen in Ihrem Kommentar. (1) Keine Wechselwirkung bedeutet, dass das Photon (oder die Welle, wenn Sie es vorziehen) wie durch den leeren Raum hindurchgeht. (2) Welche Eigenschaften definieren Photonenwechselwirkungen? Photonen interagieren nur mit elektrisch geladenen Teilchen (höhere Ordnungen werden vorerst ignoriert). Energie ist wichtig, kann aber in der Streuung variieren. Es gibt auch immer eine Wahrscheinlichkeit (selbst mit den idealen Parametern kann das Photon manchmal einfach passieren). Ich überlasse den Rest den Experten (wie Spin usw.), um zu sagen, ob es darauf ankommt oder nicht.

Antworten (1)

Zuallererst müssen Sie die Verwendung der Lichtfrequenz beim Abziehen von Elektronen von metallischen Oberflächen verstehen. Wir haben eine feste Schwellenfrequenz für eine metallische Oberfläche, für die das einfallende Licht eine Frequenz haben sollte, die gleich oder größer als die Schwellenfrequenz ist. Wenn einfallendes Licht die gleiche Frequenz wie die Schwellenfrequenz hat, werden Elektronen die Anziehungskräfte der Elektronen verlassen, aber niemals von der Metalloberfläche entkommen (dieser Begriff wird als Austrittsarbeit von Metall bezeichnet). Überwinden Sie die Anziehungskräfte und die verbleibende Frequenz, die verwendet wird, um metallischen Oberflächen zu entkommen, indem Sie kinetische Energie gewinnen.

Entschuldigung, aber ich sehe nicht, wie sich das OP implizit oder explizit auf metallische Oberflächen bezieht.
Was passiert, wenn das einfallende Licht auf ein Atom Photonen mit nicht ausreichender Energie hat, um ein Elektron anzuregen?
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