Tasa de interacción de electrones libres con fotones de la luz solar.

¿Con cuántos fotones interactúa un electrón libre (a la luz del sol) por segundo?

Hice un cálculo aproximado asumiendo que el electrón interactúa con cualquier fotón que ingrese a través de un área del tamaño de la sección transversal de Thomson, y que la luz es monocromática con una frecuencia angular de 2x10^14 Hz y un campo eléctrico de 1000 Vm^-1. Y la potencia a través de esta área es el vector de Poynting multiplicado por el área. Entonces, la tasa de interacciones es la potencia dividida por la energía de un fotón:

tasa = ϵ 0 C mi 0 2 2 ℏ ω 8 π 3 r mi 2 ≈ 4 × 10 − 6 s − 1

dónde r mi es el radio clásico del electrón. Pero esto significa que se necesitan 3 días para interactuar una vez, lo que no suena bien. Puede que haya hecho alguna mala suposición o algo aquí.

Me gustaría saber si este enfoque es válido. De no ser así, ¿dónde falla conceptualmente este enfoque y cómo debería mejorarse?

Una posible vía para responder a la pregunta podría ser describir un cálculo conocido de la tasa de interacción entre los electrones libres y la luz y señalar cómo conectarlo con este problema.

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si no es una pregunta de tarea
Es un tipo de pregunta de verificación de mi trabajo.
Bueno, en realidad la única pregunta está en la primera línea, pero está bien, ¿debería eliminar parte de la última parte?
Si tiene una pregunta conceptual, adelante, pero no sé cómo puede lograrlo. Si elimina la última parte, entonces podría ser un tipo de pregunta derivar la ecuación para mí. Intenta moldearlo de tal manera que sea una cuestión conceptual ;)
K gracias espero que sea mejor, si no puedo volver a editar

Respuestas (2)

El electrón no absorbe los fotones, los dispersa. La energía absorbida por una interacción depende del ángulo de dispersión; esto se puede determinar usando la fórmula de Compton para la longitud de onda del fotón disperso. Y el electrón tiende a dispersarse más en diferentes ángulos (proporcional a la sección transversal diferencial de Thomson). A partir de esto, encontré que la tasa de interacciones era más como una vez cada 30 segundos.

La potencia dispersada de un electrón es sólo norte σ T , dónde norte es la potencia incidente por unidad de área y σ T es la sección transversal de dispersión de Thomson de 6.6 × 10 − 29 metro 2 . Para la luz visible no es necesario considerar los efectos cuánticos y la dispersión de Compton.

Si cada fotón tiene una energía de h v o h C / λ , entonces la tasa de interacciones de dispersión es

R = norte σ T λ h C   .
Para la luz del sol en la Tierra, norte ∼ 1300 W m − 2 y de λ = 500 nm, entonces R = 2 × 10 − 7 s − 1 o una vez cada 50 días.

No estoy de acuerdo con usted solo en el sentido de que su frecuencia supuesta no es correcta para la luz visible.

Tasa de interacción de electrones libres con fotones de la luz solar.
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