Wenn Elektrizität aus Elektronen besteht, wie kann sie das Wasserstoffspektrum hervorrufen?

Das Wasserstoffspektrum erscheint, wenn ein Elektron ein Photon absorbiert, ein Orbital springt und dieses Photon dann freisetzt, um in seinen Grundzustand zurückzukehren. Nach dem, was ich gelesen habe, besteht Elektrizität nur aus Elektronen, nicht aus Photonen (siehe http://amasci.com/miscon/energ1.html für Details). Wenn dies der Fall ist, dann sollte, wenn Elektrizität durch eine Wasserstoffröhre geleitet wird, das Wasserstoffspektrum nicht erscheinen, da keine Photonen absorbiert werden müssen. Experimente zeigen jedoch immer wieder, dass Elektrizität das Wasserstoffspektrum zum Vorschein bringt. Wenn jemand eine Erklärung dafür hat, würde ich mich freuen, sie zu hören. Vielen Dank im Voraus für Ihre Hilfe.

Ist Englisch deine Muttersprache? Vielleicht verstehen Sie den Unterschied zwischen „Elektrizität“, also der Bewegung von Elektronen, und „dem elektromagnetischen Feld“, das nicht „nur aus Elektronen besteht“, nicht.
Zwischen Elektronen und Photonen und dem elektromagnetischen Feld besteht ein direkter Zusammenhang, der in der (sehr komplexen) Theorie der Quantenelektrodynamik (kurz QED) erklärt wird.

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Dies ist eine verworrene Frage, aber sie kann beantwortet werden.

Das Leiten eines elektrischen Stroms durch ein Wasserstoffgas bedeutet typischerweise das Senden von Elektronen durch das Gas, wie bei einer elektrischen Entladung.

Diese energetischen Elektronen können Elektronen in der streuen H 2 Molekül und transferieren diese in eine höhere Umlaufbahn, wobei das Molekül in einem angeregten Zustand verbleibt. Zu gegebener Zeit wird das Molekül (oder Atom) in seinem angeregten Zustand in den Grundzustand zurückfallen. Die überschüssige Energie wird in Form von Photonen abgestrahlt.

Wir sehen also ein Emissionsspektrum. Und so funktionieren natürlich "Neonlichter", bei denen es sich um Edelgase wie Neon oder Argon handelt.

In diesem Fall war es also kein Photon, das das Atom oder Molekül in einen energetischeren Zustand versetzte. Stattdessen wird die Anregung durch ein ankommendes energiereiches Elektron verursacht, das das atomare oder molekulare Elektron in eine energiereichere Umlaufbahn versetzt.

Elektronen springen Orbitale nur dann von selbst, wenn sie Photonen absorbieren. Aus Ihrer Erklärung verstehe ich, dass die sich bewegenden Elektronen dazu führen, dass andere Elektronen angeregt werden. Da die angeregten Elektronen keine Photonen absorbiert haben, bedeutet dies, dass sie sich nicht von selbst in ein Orbital nach oben bewegt haben, sondern durch eine äußere Kraft, die durch die sich bewegenden Elektronen in Elektrizität erzeugt wurde, dorthin gezwungen wurden. Könnten Sie mir bitte erklären, wie genau die sich bewegenden Elektronen andere Elektronen anregen, da dies der Teil ist, den ich nicht verstehe.
@AnthonyDucharme - Nein, Sie können Elektronen auf andere Weise als durch Photonenabsorption anregen, indem Sie sie beispielsweise mit einem anderen Elektron oder einem geladenen Teilchen treffen. Genau genommen gibt es einen virtuellen Photonenaustausch, wenn Sie die entsprechenden Feynman-Diagramme zeichnen würden, aber für diese Frage könnte das zu genau sein.
@AndersSandberg hat Recht. Wie Sie wissen, stoßen sich zwei Elektronen ab, da sie die gleiche elektrische Ladung tragen. Da zwischen den beiden Elektronen eine Kraft besteht, kann ein sich näherndes schnelles Elektron auf das auftreffende Elektron Energie übertragen. Daher kann ein ankommendes schnelles Elektron etwas Energie an das Elektron abgeben, das in einem Atom- oder Molekülorbital gebunden ist, und es in einen Zustand mit mehr Energie anheben. Das ankommende Elektron würde so viel kinetische Energie verlieren.

Zunächst einmal sprechen Sie nicht von freien Elektronen, sondern von gebundenen Elektronen. Elektronen kreisen nicht auf klassische Weise um den Kern, sondern das Elektron existiert auf einem bestimmten Energieniveau gemäß QM um den Kern.

Gebundene Elektronen können auf verschiedene Arten angeregt werden (Atome können angeregt werden):

  1. Bei der Photoanregung absorbiert das Elektron ein Photon und bewegt sich gemäß QM auf ein höheres Energieniveau

  2. elektrische Anregung, das Elektron nimmt die Energie eines anderen, energiereichen Elektrons auf (kinetische Energie eines freien Elektrons)

Der einfachste Weg besteht darin, die Probe zu erhitzen, und aufgrund der Temperatur erzeugt die thermische Energie (kinetische) der Atome Kollisionen zwischen den Elektronen der Atome, und die Elektronen, die kinetische Energie absorbieren, bewegen sich auf ein höheres Energieniveau.

In Ihrem Fall hat die Elektrizität, die durch die Röhre geleitet wird, die Form freier Elektronen, und diese Elektronen haben eine hohe kinetische Energie und kollidieren mit dem Elektron im Gas und regen die Atome im Gas und die Valenzelektronen an Atome im Gas absorbieren die kinetische Energie der freien Elektronen und bewegen sich auf ein höheres Energieniveau.

Wenn sich das Elektron nun auf ein niedrigeres, stabileres Energieniveau zurückbewegt, ist das Elektronenrelaxation. Es kann in mehr als einem Schritt passieren. Manchmal bewegt sich das Elektron auf der höheren Ebene (obwohl es nur ein Photon oder nur kinetische Energie von einem Elektron absorbiert hat) auf eine niedrigere Energieebene, indem es mehr als ein Photon emittiert.

Anhand des Emissionsspektrums kann die Zusammensetzung des Materials überprüft werden, da es für die Elemente unterschiedlich ist.

In der astronomischen Spektroskopie analysieren sie die Zusammensetzung des Starts durch das empfangene Licht. Die Eigenschaften des Emissionsspektrums für einige Elemente sind mit bloßem Auge sichtbar. Kupfer macht grüne Farbe.

Nicht das gesamte emittierte Licht ist mit bloßem Auge sichtbar, es umfasst ultraviolettes und infrarotes Licht, eine Emission entsteht, wenn angeregtes Gas unter einem Spektroskop betrachtet wird.

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