Diferencias entre absorción, transparencia, reflexión y emisión

¿Puede alguien ayudarme a conceptualizar las diferencias entre la participación de un fotón con la absorción, la transparencia, la reflexión y la emisión?

Para ser más específico, mi comprensión actual del asunto es que cuando un fotón interactúa con un átomo que contiene electrones (no un electrón libre), si la frecuencia es lo suficientemente alta, puede ser absorbido y el electrón se mueve a un menos estable . , aún mayor nivel de energía. En este sentido, todos los demás fotones que no fueron absorbidos son luego reflejados hacia el exterior (dando al objeto su color correspondiente). Pero si la frecuencia es demasiado baja para crear la brecha de energía, el fotón pasa a través de la nube de electrones y los átomos son transparentes en el espectro visual (como en el vidrio o el aire)...

Dado esto, ¿cuál es el ingrediente principal que hace que un fotón se refleje en el objeto en lugar de pasar directamente a través de él (como en la transparencia)? Además, ¿cuándo se involucra una emisión del electrón (por ejemplo, si el electrón absorbe una cierta frecuencia, cuándo se emite un fotón versus un electrón, y el electrón en sí mismo se emite si es una valencia, o un electrón separado) en el mar de electrones en otros lugares se emiten para compensar el equilibrio?)

Lo siento si es un poco complicado; avíseme si mis suposiciones anteriores son inconsistentes y también necesitan ajustes antes de seguir adelante.

Respuestas (1)

La física detrás de estos procesos se captura en las llamadas secciones transversales para la dispersión de fotones y átomos. Pueden formularse con precisión dado el hamiltoniano del sistema y evaluarse numéricamente. Las secciones transversales importantes son las secciones transversales elásticas, que describen la situación en la que el fotón se dispersa desde el átomo pero no se transfiere energía, las secciones transversales de excitación, donde el fotón se absorbe dejando al átomo en un estado excitado inestable (que puede decaer a un estado de menor energía que emite un segundo fotón) y secciones transversales de ionasación, donde el fotón es absorbido y el átomo ha ganado una energía superior a su energía de ionización, lo que hace que se desintegre en un ion positivo y un electrón. La interacción entre el campo electromagnético (el fotón) y el átomo es la misma en todos los casos pero los valores de las secciones transversales dependen de la energía del fotón. Tenga en cuenta que aunque la energía del fotón puede ser lo suficientemente alta como para provocar la ionización, la probabilidad de dispersión elástica no tiene por qué ser exactamente cero. Yendo más allá de estos procesos simples, si la intensidad de un haz de fotones es lo suficientemente alta pero las frecuencias de los fotones (es decir, su energía) son demasiado bajas para causar ionización, entonces el átomo aún puede ionizarse absorbiendo más fotones (ionización multifotónica). Estos procesos se estudian experimentalmente utilizando rayos láser intensos. Aquí nos encontramos con una sección transversal del proceso donde inicialmente tenemos un estado de n-fotón (en lugar de uno como el anterior) y un estado fundamental atómico. si la intensidad de un haz de fotones es lo suficientemente alta pero las frecuencias de los fotones (es decir, su energía) son demasiado bajas para provocar la ionización, el átomo aún puede ionizarse absorbiendo más fotones (ionización multifotónica). Estos procesos se estudian experimentalmente utilizando rayos láser intensos. Aquí nos encontramos con una sección transversal del proceso donde inicialmente tenemos un estado de n-fotón (en lugar de uno como el anterior) y un estado fundamental atómico. si la intensidad de un haz de fotones es lo suficientemente alta pero las frecuencias de los fotones (es decir, su energía) son demasiado bajas para provocar la ionización, el átomo aún puede ionizarse absorbiendo más fotones (ionización multifotónica). Estos procesos se estudian experimentalmente utilizando rayos láser intensos. Aquí nos encontramos con una sección transversal del proceso donde inicialmente tenemos un estado de n-fotón (en lugar de uno como el anterior) y un estado fundamental atómico.

Gracias por la explicación detallada, esto definitivamente ayuda.
Árbitro. a "... que describe la situación en la que el fotón se dispersa desde el átomo pero no se transfiere energía..." ¿Podría decir si el cambio de dirección (ángulo de entrada y salida), la dispersión como tal, no es un intercambio de energía? ? ¿Es el intercambio de impulso? La partícula de dispersión también cambia en su dirección (lo sé, el impulso es un vector).