Wenn Atome Photonen sowohl absorbieren als auch emittieren, warum gibt es dann immer noch Lücken in einem Absorptionslinienspektrum? [Duplikat]

In meinen Physiknotizen gibt es einen Abschnitt über Linienspektren und beschreibt, wie Astronomen anhand von Absorptionslinienspektren herausfinden können, welche Gase in einem Stern vorhanden sind, falls er weißes Licht aus seinem Kern emittiert.

Ich verstehe das Konzept der Absorption von Photonen durch die Atome nur mit bestimmten Energien, die mit den unterschiedlichen Energieniveaus der darin enthaltenen Elektronen verbunden sind. In diesem Sinne kann ich sehen, wie sich das Absorptionslinienspektrum bilden würde.

Die Notizen sprechen dann darüber, wie die angeregten Elektronen in den Grundzustand zurückkehren und ein Photon freisetzen.

Meine Frage lautet: Sicherlich würde dieses Licht der Absorption „entgegenwirken“? Wenn die absorbierten Photonen zu einem späteren Zeitpunkt einfach wieder emittiert werden, würde das dann nicht das Spektrum wieder „auffüllen“?

Beim Bearbeiten dieser Frage habe ich meine Notizen erneut gelesen und den Wortlaut genau überprüft. Es legt nicht fest, dass das emittierte Photon die gleiche Energie wie das absorbierte haben muss - ist das die Antwort? Kann ein Elektron ein paar Energieniveaus abfallen (ein Photon emittieren), ohne seine gesamte Energie zu verlieren?

Vielen Dank, Hugo

Bitte beachten Sie, dass es nicht Elektronen sind, die Photonen „aufnehmen und emittieren“, sondern das Atom als ganzes Quantenwesen. Freie Elektronen streuen an Photonen und können bei Beschleunigung Photonen emittieren. Die Antwort von Dale hier ist relevant für die Frage physical.stackexchange.com/questions/667880/…
@annav Vielen Dank für Ihren Kommentar und den Link zu dieser Antwort. Ich werde die Frage bearbeiten.

Antworten (1)

Ja, Materialien können Photonen mit hoher Energie absorbieren und als mehrere Photonen mit niedrigerer Energie abgeben.

Wichtig ist aber auch, dass die Richtung der Freisetzung nicht mit der Aufnahme übereinstimmt. Wenn wir einen Strahl mit besonderer Leistung auf ein absorbierendes Material richten, das ins Gleichgewicht kommen kann, muss es dieselbe Leistung ausstrahlen. Wenn die Emission jedoch kugelsymmetrisch ist, ist die Leistung in jeder Richtung viel geringer als die des ursprünglichen Strahls.

Es kann nur mit dem Hintergrund der helleren Quelle verglichen werden, dass das Material ein Absorptionsspektrum zu sein scheint. Bei Betrachtung aus einem anderen Blickwinkel mit schwachem Hintergrund kann es ein Emissionsspektrum zeigen.