¿Puede un fotón pasar ileso a través de un átomo sin ser absorbido? [cerrado]

Si en este caso puedo considerar al fotón como una partícula y al electrón puntual, entonces el interior del átomo es aparentemente un lugar vacío.

No sé a qué distancia mínima de un electrón puede pasar un fotón sin ser absorbido por él. Me parece que los fotones pueden atravesar un átomo sin ser absorbidos.

Sin embargo, sé que el interior de un átomo es complejo, porque es cuántico y difícil de entender.

¿Estoy en lo cierto, o cualquier fotón que "trate" de atravesar un átomo siempre será absorbido al pasar a través de él?

¿ Qué significa distancia mínima de un electrón a un fotón en este contexto? En términos generales, un electrón en un estado atómico ligado no tiene una posición definida. Un fotón es aún más sutil. ¿Estás imaginando partículas puntuales clásicas?
@Alfred Centauri: creo que un electrón y un fotón como partículas, desde un punto de vista clásico o cuántico, no pueden llenar todo el espacio interior del átomo con su tamaño.
Si los cerdos tuvieran alas podrían volar

Respuestas (2)

En general, existe una probabilidad finita de que un fotón pase por un átomo sin interacción. La presencia de un átomo provoca elementos de matriz entre las ondas electromagnéticas. La nueva onda electromagnética es por tanto una expansión de las ondas electromagnéticas. En general, la componente de onda no perturbada tiene un coeficiente finito, cuyo cuadrado da la probabilidad de encontrar fotones que pasen por el átomo sin interacción.

No se debe confundir una partícula con un objeto puntual . Los fotones son partículas en el sentido de que pueden contarse, tener impulso, etc. Sin embargo, no son puntuales. Al igual que un electrón en QM se extiende en el espacio, los fotones se extienden en el espacio. Su estructura espacial es la estructura modal del campo electromagnético, del cual son excitaciones. En la región óptica, la longitud de onda del campo electromagnético es de unos pocos cientos de nanómetros, mientras que el tamaño de un átomo es una fracción de un nanómetro. Por lo tanto, no se puede hablar significativamente de un "fotón que pasa a través de un átomo".

Por otro lado, con frecuencia se supone que un átomo está interactuando con un campo electromagnético que es constante en el espacio; en otras palabras, un átomo puede verse como un objeto puntual. En particular, los átomos que pasan a través de cavidades que localizan el campo electromagnético es una configuración experimental y de dispositivo bastante común, por ejemplo, en el H-maser.

Si hablamos de un átomo de este tipo que pasa a través de una cavidad, la probabilidad de que absorba un fotón se puede calcular como

PAG ( τ ) = mi − Γ τ
dónde Γ es la tasa de absorción, calculada utilizando la regla de oro de Fermi, mientras que τ es el tiempo de paso , es decir, el tiempo que el átomo permanece en la cavidad. Sin embargo, tenga en cuenta que el uso de la regla de oro de Fermi supone que la tasa de transición es pequeña y que el átomo no interactúa nuevamente con el campo después de emitir/absorber el fotón. Si los átomos pasan mucho tiempo en la cavidad, como en los másers/láseres reales, es necesario recurrir a modelos más complejos, como el de Jaynes-Cummings o, en el caso de muchos átomos, el modelo de Dicke.

"Al igual que un electrón en QM se extiende en el espacio, los fotones se extienden en el espacio". Esta oración es doblemente errónea. Aquí hay otro: "Su estructura espacial es la estructura modal del campo electromagnético, del cual son excitaciones".
"uno asume con frecuencia que un átomo está interactuando con un campo electromagnético que es constante en el espacio". Esto no está claro. ¿Quizás te refieres a una onda plana?
El campo electromagnético de @ my2cts cambia poco en la escala del tamaño atómico, que es la base para escribir interacciones como d ⋅ mi ( t ) .
Entonces, ¿estás hablando de la aproximación de onda plana para transiciones ópticas?
@ my2cts con respecto a su primer comentario, consulte cualquier referencia estándar sobre la cuantificación de campos em, también Wikipedia: en.m.wikipedia.org/wiki/…
¿Puede dar referencias precisas para sus declaraciones "Al igual que un electrón en QM se extiende en el espacio, los fotones se extienden en el espacio. Su estructura espacial es la estructura de modo del campo electromagnético, del cual son excitaciones".
@ my2cts no tiene que ser una onda plana; lo importante es que el campo cambia lentamente en la escala de un átomo. El átomo es como un punto, no como un campo.
@ my2cts Me refería al hecho de que la primera cuantificación del campo em es idéntica a la segunda cuantificación de los fermiones. Esencialmente, la estructura de modo del campo es el equivalente de los estados propios fermiónicos. Tenga en cuenta que los modos son ondas planas solo en el espacio libre: el procedimiento funciona de la misma manera en cavidades, guías de ondas, etc.
Un electrón no está 'extendido' y tampoco lo está un fotón. La función de onda que los describe son. En segundo lugar, tenga en cuenta que, de hecho, escribí ' aproximación de onda plana '.
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