¿Qué sucede en el caso de que la luz incidente sobre un átomo tenga fotones con energías insuficientes para excitar un electrón?

Cuando se irradia un átomo de un elemento con una luz monocromática, ¿qué sucederá en caso de que la frecuencia de la luz no coincida con la frecuencia necesaria para cualquiera de las varias transiciones electrónicas posibles? ¿Pasará el fotón a través del átomo? ¿O chocará con el núcleo y se desviará o reflejará? El núcleo solo ocupa un pequeño espacio en comparación con el volumen atómico y, por lo tanto, ¿una colección completa de tales átomos será transparente a la luz monocromática respectiva ya que la mayoría de los fotones simplemente pasan a través del espacio vacío en el átomo?

Comentaré la parte de la pregunta sobre el tamaño y el espacio vacío. El mundo cuántico es diferente del clásico. Los átomos y otras partículas no son bolitas. No existe tal cosa como un "golpe directo". El tamaño tampoco está bien definido allí. Entonces, el tamaño del núcleo y el espacio vacío son irrelevantes. Incluso si el núcleo fuera del tamaño de un átomo, si un fotón no interactúa, simplemente lo atravesaría de todos modos. No existe tal cosa como "materia sólida", sino más bien ondas de probabilidad de interacciones.
@safesphere Tengo información muy básica sobre cómo se comporta el mundo cuántico y el hecho de que las partículas como el electrón se definen por una superposición de funciones de onda y no por propiedades clásicas como la posición y el momento. Sin embargo, en esta analogía, ¿qué significaría realmente que un fotón no "interactúe" con una partícula, por ejemplo, un electrón? ¿Cuál es una propiedad inherente que tiene un fotón de una longitud de onda particular que le permite "interactuar" con ciertas partículas pero no con otras? ¡Gracias!
Dos preguntas en tu comentario. (1) No interactuar significa que el fotón (o la onda, si lo prefiere) pasará como si atravesara el espacio vacío. (2) ¿Qué propiedades definen las interacciones de los fotones? Los fotones interactúan solo con partículas cargadas eléctricamente (ignorando los órdenes superiores por ahora). La energía es importante, pero puede variar en la dispersión. También siempre hay probabilidad (incluso con los parámetros ideales, el fotón a veces puede pasar). Dejaré el resto a los expertos (como el giro, etc.) para que digan si importa o no.

Respuestas (1)

En primer lugar, debe comprender el uso de la frecuencia de la luz para extraer electrones de las superficies metálicas. Tenemos una frecuencia umbral fija para una superficie metálica, para la cual la luz incidente debe tener una frecuencia igual o mayor que la frecuencia umbral. Si alguna luz incidente tiene la misma frecuencia que la frecuencia umbral, entonces los electrones saldrán de las fuerzas de atracción de los electrones pero nunca escaparán de la superficie del metal (este término se llama función de trabajo del metal). Los electrones requieren una frecuencia por encima de la frecuencia umbral porque para superar las fuerzas de atracción y la frecuencia restante se utilizará para escapar de las superficies metálicas ganando energía cinética.

Disculpas, pero no veo cómo el OP se refiere implícita o explícitamente a las superficies metálicas.
¿Qué sucede en el caso de que la luz incidente sobre un átomo tenga fotones con energías insuficientes para excitar un electrón?
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