¿Cómo obtienen las moléculas energía cinética de la luz?

Sé que las moléculas pueden absorber luz a través de excitaciones electrónicas y vibratorias, que ciertamente aumentan la energía interna de una molécula. Esta idea siempre está conectada a la teoría cuántica en mi cabeza (transición entre niveles discretos al absorber un fotón con cierta energía, etc.) Ahora, en la imagen clásica más básica, la temperatura de digamos un líquido es básicamente energía cinética promedio de todos moléculas o su velocidad media.

Lo que no puedo ver es cómo un fotón puede dar a una molécula un impulso real para aumentar su energía cinética y, en consecuencia, aumentar la temperatura. Quiero decir que puede excitar un electrón en la molécula o hacerlo vibrar, pero como un todo, la molécula realmente no se mueve más rápido. ¿O son los modos de vibración acústica los que le dan a la molécula una patada real? Quiero decir que deberían seguir siendo vibraciones, pero al menos las vibraciones que involucran moléculas en movimiento como un todo.

Puede que me equivoque, pero esto puede entenderse mejor mediante la Ley de conservación del impulso clásico . Si un fotón es absorbido por un electrón, entonces puede entrar en una órbita más alta en algún momento. En ese preciso momento del tiempo, el núcleo está draggedhacia el electrón que retrocede. Luego, las moléculas de otros átomos son arrastradas hacia ese átomo con impulso.

Respuestas (2)

Un fotón tiene impulso pag = ℏ k . Este es un vector, por lo que por conservación de la cantidad de movimiento, la molécula tiene que ganar cantidad de movimiento. metro v = ℏ k en la dirección adecuada.

Durante la absorción, la energía h F del fotón incidente se divide en dos (o más si hay rotación y vibraciones, pero hagámoslo simple): h F = 1 2 metro v 2 + levdiff . velocidad de la molécula v se define a través de metro v = ℏ k , por lo que todavía hay solo una energía incidente h F que corresponde a una diferencia de nivel de energía levdiff (despreciando el spread por incertidumbre, etc.).

¡Gracias por su respuesta! Pero, ¿no está en contradicción con la regla de que la energía de un fotón tiene que coincidir exactamente (en teoría, por supuesto) con la diferencia de energía entre los niveles electrónicos de una molécula con la excepción de los procesos con excitación de fonones como en la espectroscopia Raman? De lo contrario, puedo imaginar que cualquier excitación es posible si un fotón tiene suficiente energía, y lo que queda de la excitación solo se destina a la aceleración de la molécula.
Siempre hay un rango estrecho de energías que son aceptables (ancho de línea). Esto se debe a la temperatura (movimientos iniciales de la fuente y el absorbente) y las incertidumbres de Heisenberg (energía del fotón, estado del electrón). A temperatura ambiente y superior, la energía cinética de traslación añadida es insignificante en comparación con las colisiones entre moléculas que provocan la expansión del volumen.
@CHILLQQ La radiación no tiene que tener exactamente la frecuencia ( mi 2 − mi 1 ) / h ser absorbido Hay cierto margen de maniobra, porque cada transición tiene un ancho espectral distinto de cero. Parte de la energía va a la excitación electrónica, parte a la energía cinética de la molécula (una parte mucho más pequeña, debido a la gran masa de la molécula, por lo que a menudo se pasa por alto). Sin embargo, si la frecuencia de radiación es demasiado alta, la sensibilidad de la transición es muy pequeña y la sección transversal efectiva de la transición es muy pequeña, por lo que la absorción es tan pequeña que se ignora, de ahí la regla que menciona.
@CHILLQQ Tienes toda la razón. La energía cinética adquirida por el cambio de momento de la molécula más la diferencia de energía tiene que ser igual a la energía fotónica total. Esto significa que el fotón entrante debe tener una energía ligeramente mayor que la diferencia de energía que se va a absorber.

Además de la otra respuesta, está buscando presión de radiación.

La presión de radiación es la presión ejercida sobre cualquier superficie debido al intercambio de momento entre el objeto y el campo EM. Esto incluye el impulso de la luz EM que se absorbe o se refleja.

Debido a la ley de conservación del momento, cualquier cambio en el momento total de las ondas o fotones debe implicar un cambio igual y opuesto en el momento de la materia con la que interactúa.

https://en.wikipedia.org/wiki/Radiation_pression

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