¿Los átomos emiten y absorben fotones en las mismas longitudes de onda?

Para cada transición específica hacia arriba donde se absorbe un fotón de una longitud de onda dada, hay una transición hacia abajo correspondiente donde se emite un fotón de la misma longitud de onda. Sin embargo, no existe una "memoria" que asegure que se sigan las mismas transiciones en un sentido o en otro.

Por ejemplo, en el espectro del hidrógeno vemos las siguientes transiciones posibles:

Entonces, por ejemplo, un átomo de hidrógeno en el estado fundamental podría absorber un fotón de 97 nm y luego volver al estado fundamental emitiendo un fotón de 97 nm. O podría volver al estado fundamental emitiendo un fotón de 486 nm y luego un fotón de 122 nm. La fluorescencia es similar a eso, pero también suele implicar una o más transiciones no radiativas.

Quería agregar que el espectro de absorción y el espectro de emisión de un átomo pueden estar estrechamente relacionados, pero no son lo mismo.

Cuando un átomo absorbe un fotón, eleva uno de sus electrones a un nivel de energía superior (estado excitado). Eventualmente, el electrón volverá a caer a su nivel de energía más bajo u original, liberando un fotón de luz en el proceso. La energía de este fotón determinará su longitud de onda, y la luz resultante es lo que se ve como el espectro de emisión del átomo.

En cuanto a la fluorescencia, algunos materiales tienen la capacidad de absorber un fotón de luz a una longitud de onda específica. En lugar de liberar inmediatamente esa energía como un fotón, atrapa la energía temporalmente en una forma de estado excitado. Eventualmente, la energía se libera como un fotón de luz, a menudo a una longitud de onda más larga que la que fue absorbida. Esta es la razón por la cual los minerales fluorescentes emiten una luz que parece ser de un color diferente al de la luz que se iluminó sobre ellos. Se conoce como espectros de fluorescencia.