Ich schaue mir gerade eine Vorlesungsreihe über Kernphysik an. Eines der behandelten Themen ist die Emission und Absorption von Röntgenstrahlen. Dies brachte mich dazu, über einige der physikalischen Chemie nachzudenken, die ich als Student belegte, insbesondere über die Art und Weise, wie Photonen mit Elektronen interagieren.
Mein grundlegendes Photon / Elektron-Verständnis: Elektronen absorbieren Photonen, deren Energien der Energielücke zwischen verschiedenen Orbitalen entsprechen. Außerdem emittiert ein Elektron ein Photon mit einer Energie, die gleich der Energielücke des Übergangs ist, den das Elektron zwischen den Orbitalen durchläuft.
Meine Frage ist, was die Absorption eines Photons durch ein Elektron bestimmt, wenn die Energie des Photons keinem Übergangszustand entspricht, dh wenn das Elektron aus dem Material ausgestoßen wird.
HINWEIS: Dies ist keine doppelte Frage. Antworten auf ähnliche Fragen beziehen sich bisher darauf, ob ein solches Verfahren zulässig ist oder nicht. Ich bin nicht verwirrt, dass es erlaubt ist. Ich bin neugierig zu wissen, wie man verstehen würde, was dazu gehört, herauszufinden, welche Elektronen in einem Atom ein einfallendes Photon eher absorbieren, da es die Austrittsarbeit des Materials überschreitet.
"Elektronen absorbieren Photonen" ist nicht korrekt. Atome und im Allgemeinen gebundene Zustände (Moleküle, Gitter) absorbieren Photonen durch ein Elektron, das in ein Orbital mit höherer quantisierter Energie geht.
Beachten Sie, dass der photoelektrische Effekt leicht in Metallgittern auftritt. Metalle lassen sich quantenmechanisch gut mit der Bandtheorie der Festkörper beschreiben . In Leitern sind die Elektronen an das gesamte Gitter gebunden, sodass ihre zulässigen Energieniveaus praktisch kontinuierlich sind. Dies bedeutet, dass ein Photon mit höherer Energie als die gebundenen Zustände des Gitterleitungsbands das Gitter "ionisiert", indem es ihm genügend Energie gibt, um das Elektron aus dem Band zu holen, der Überschuss wird zur kinetischen Energie des ausgestoßenen Elektrons. Die Elektronen sind im Leitungsband gebunden, deshalb wird ein Photon mit minimaler Frequenz/Energie benötigt, damit das Gitter ionisiert werden kann.
Das Studium der Wirkung in Isolatoren ist aktiv, zum Beispiel dieser Link , wenn Sie Zugriff haben. Aufgrund der höheren Bindungsenergien ist es nicht so einfach wie die Wirkung in Metallen.
Nehmen Sie den einfacheren Fall des Wasserstoffatoms. Es hat ein diskretes Spektrum, das oben gebunden ist. Jenseits dieser Energie ist das Elektron nicht mehr an das Proton gebunden. Beachten Sie jedoch, dass dies immer noch ein zulässiger Energiezustand des Systems ist, aber in diesem Fall haben wir zwei unabhängige Zustände, dh die Wechselwirkungsenergie ist niedrig.
Um also Wahrscheinlichkeiten zu erhalten, kann man genau so rechnen wie bei Übergängen zwischen gebundenen Zuständen. Dieselbe Information ist jedoch in den experimentellen Spektren vorhanden.
Abstrakter Scharfsinn
anna v