Creo que esta pregunta tendría un poco más de sentido si consideramos un experimento mental ideal. Imagine una molécula, llámela Z, con solo tres estados electrónicos. Un orbital molecular tiene una energía comparable a la luz visible y los dos orbitales moleculares restantes tienen una brecha de energía entre ellos comparable a la energía de la luz ultravioleta.
Imagine ahora una superficie que consta de solo un par de moléculas Z, tal vez 20 o más. Ahora digamos que la superficie de las moléculas Z está siendo bombardeada con todo el espectro de luz visible. El fotón A golpea la molécula A y excita uno de sus electrones al siguiente MO más alto. El resto de la luz es transmitida por esa molécula y desprende su color característico.
Esto, por supuesto, sucede con las 19 moléculas Z restantes hasta que todos los electrones están en estados excitados y ahora la luz visible ya no tiene suficiente energía para causar transiciones electrónicas.
Mi pregunta es, ¿qué sucede exactamente ahora? ¿Todos los electrones permanecen en sus estados excitados y, por lo tanto, todas las moléculas Z transmiten todo el espectro visible, perdiendo así su color único y apareciendo como blanco? ¿O los electrones vuelven a caer espontáneamente al estado fundamental y comienzan el ciclo una vez más? Si vuelven a caer al estado fundamental, ¿reemiten fotones de suficiente energía para hacerlo?
Generalizando esto a nuestro mundo macroscópico realista, ¿por qué no sucede lo mismo con los objetos coloreados en la vida real? ¿Las moléculas que hacen que mi camisa sea roja comenzarán a transmitir solo luz blanca si las bombardeo con luz visible durante un período de tiempo lo suficientemente largo?
No tengo un conocimiento muy riguroso de la mecánica cuántica, eso sí, así que si me estoy perdiendo algo muy obvio, indíquelo.
Cuando se dejan en un estado excitado, pueden sufrir un proceso llamado emisión espontánea , por el cual caen al estado de menor energía y emiten un fotón correspondiente a la energía perdida. En términos generales, el tiempo que tarda en producirse la emisión espontánea es inversamente proporcional al tamaño de la brecha de energía entre estados.
De hecho, ni siquiera necesita esperar a que se produzca la emisión espontánea. Simplemente enviando otro fotón con la misma energía que la transición, puede provocar que ocurra una emisión estimulada . En cualquier caso, el electrón desexcitado emite un fotón de la energía adecuada.
En los materiales reales, se aplican los mismos principios, pero resulta que hay muchas más formas en que un electrón libera energía que simplemente emitiendo un fotón. Un ejemplo sencillo e importante es el fonón, que es una vibración cuantificada del material. Los fonones son esencialmente responsables de lo que consideramos calor. Por lo tanto, su camisa roja absorbe toda la luz excepto la luz roja (que se refleja). La razón por la que la luz absorbida no se vuelve a emitir de manera coherente y no se mezcla con la luz roja para volver a formar la luz blanca original es que la mayoría de esos fotones absorbidos en realidad se pierden en las emisiones de fonones y, en cambio, contribuyen al calentamiento. de tu camisa.