Supongamos que hay una fuente de radiación electromagnética (cuerpo negro). Debería emitir una cantidad finita de fotones cada segundo con un gráfico de intensidad contra frecuencia similar a una curva de distribución de Maxwell Boltzmann. Cada fotón tiene una cantidad específica de energía. Ahora, la fuente está frente a una colección de átomos de un elemento, por ejemplo, neón. Algunos de los fotones tienen la cantidad precisa de energía requerida para excitar un electrón y así subirlo un nivel de energía. Me han enseñado que la energía necesaria para subir este nivel es exacta o discreta, más o menos y el electrón no subiría al nivel.
La frecuencia, o energía, de un fotón puede tomar cualquier valor y, por lo tanto, es una variable continua. Por lo tanto, en la distribución de frecuencias/energías para los fotones de la fuente descrita, seguramente la probabilidad de que cualquier electrón tenga la cantidad exacta de energía requerida para mover un electrón hacia arriba en un nivel de energía cae a 0. A pesar de esto, claramente lo que he sugerido es no es el caso porque los electrones claramente absorben la cantidad exacta de energía necesaria para subir los niveles de energía todo el tiempo como es evidente en los espectros de absorción.
Mi pregunta es entonces, ¿cómo es que vemos toda esta absorción si la probabilidad de que un fotón tenga una energía precisa en una escala continua es 0? ¿Hay algún margen de maniobra sobre cuánta energía movería un electrón hacia arriba en un nivel de energía?
Me han enseñado que la energía necesaria para subir este nivel es exacta o discreta, más o menos y el electrón no subiría al nivel.
Esta es una declaración ideal, mayormente cierta para un átomo aislado. Pero incluso cuando es cierto, no significa que otras interacciones estén ausentes (como la dispersión o la ionización).
En primer lugar, el átomo "ve" la frecuencia de la radiación entrante de manera diferente según su velocidad. Las interacciones con otros átomos también pueden afectar el proceso. Entonces, a altas temperaturas y altas presiones, aumenta el rango de frecuencias que puede absorber un solo átomo.
Más importante para las experiencias cotidianas es que las configuraciones electrónicas moleculares (especialmente a medida que aumenta el tamaño molecular) son significativamente más complejas que los átomos aislados. Las interacciones de las capas de electrones significan que los niveles de energía discretos y fácilmente detectables desaparecen con amplios rangos de absorción posibles.
El nitrógeno, el oxígeno y el argón en nuestra atmósfera son un buen ejemplo de moléculas simples que tienen problemas para absorber una amplia gama de luz. Pero una vez que creas materia a granel, la posible absorción aumenta y se vuelve más difícil encontrar materiales que pasen grandes rangos de frecuencia.
jon custer