Una pregunta sobre el espectro de emisión y el espectro de absorción.

Envío esta pregunta porque estoy confundido sobre cómo se absorbe y emite la luz de los átomos y cómo se relaciona eso con los colores que vemos. He intentado buscar la respuesta a mi pregunta pero no he tenido una respuesta sólida. Así que decidí preguntar en este foro.

Así que mi pregunta va así:

Si tuviera que pasar una corriente eléctrica a través de un material con átomos que tienen electrones que absorben una energía igual a la diferencia de energía entre los niveles de energía, entonces ese electrón saltaría al siguiente nivel de energía pero solo permanecería allí muy brevemente y volvería a caer. su nivel de energía original emitiendo un fotón con la misma cantidad de energía que fue absorbida. Y dado que la energía de un fotón es directamente proporcional a la longitud de onda de ese fotón, el material solo emitiría ciertas longitudes de onda de luz dadas por el espectro de emisión que puede verse así:

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Entonces no entra luz (solo electricidad) y solo sale cierta luz. Esas longitudes de onda de luz se combinarían para formar el color de ese objeto.

Tiene sentido hasta ahora y supongo que así funcionan las bombillas.

Otra forma de hacer que los átomos emitan luz es hacer brillar una luz blanca sobre un átomo y los electrones absorberían el fotón si la energía de ese fotón fuera igual a la diferencia de energía entre los niveles de energía. Y el electrón saltaría al siguiente nivel de energía y sería absorbido. Todas las demás longitudes de onda no tienen suficiente energía para permitir que un electrón salte al siguiente nivel de energía, por lo que atravesarán el átomo sin cambios.

Así que el espectro de absorción se verá como el siguiente:

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Entonces entra luz de todas las longitudes de onda y solo sale la luz que no es absorbida.

Ahora que los electrones vuelven a caer a su nivel de energía original como en el primer ejemplo, emitirán un fotón con la misma cantidad de energía que fue absorbida. Y dado que la energía de un fotón es directamente proporcional a la longitud de onda de ese fotón, el átomo emitirá luz con longitudes de onda que son las mismas que la luz que fue absorbida.

Entonces, verá que todas las longitudes de onda de la luz se emiten desde el átomo porque la luz con energía insuficiente pasa directamente aunque sin cambios y la luz que tiene suficiente energía se vuelve a emitir de todos modos después de haber sido absorbida. Así que estoy confundido.

Además, nada de esto refleja lo que hacen los objetos de la vida real porque solo emiten la luz que vemos y absorben el resto de la luz, sin que pasen sin cambios.

Otras dos pequeñas preguntas:

1). En el primer ejemplo, los electrones que se mueven con la corriente le dan energía al electrón en el átomo. Entonces, ¿el electrón en el átomo absorbe el electrón en movimiento? Si es así, ¿cómo es esto posible porque ambos son negativos?

2). ¿Por qué el electrón pierde energía cuando salta al siguiente nivel de energía?

Alguien por favor explique!

¡Gracias!

Respuestas (1)

Otra forma de hacer que los átomos emitan luz es hacer brillar una luz blanca sobre un átomo y los electrones absorberían el fotón si la energía de ese fotón fuera igual a la diferencia de energía entre los niveles de energía. Y el electrón saltaría al siguiente nivel de energía y sería absorbido. Todas las demás longitudes de onda no tienen suficiente energía para permitir que un electrón salte al siguiente nivel de energía, por lo que atravesarán el átomo sin cambios.

Lo que no me queda claro es a qué te refieres con ser absorbido . Como digo a continuación, un electrón no puede ser absorbido, que es lo que creo que estás insinuando arriba, pero un fotón, como portador de fuerza entre electrones, puede ser absorbido y emitido.

Creo que hay duplicados para las otras preguntas relacionadas en su publicación, por lo que me limitaré a las dos últimas en esta respuesta.

¿Por qué el electrón pierde energía cuando salta al siguiente nivel de energía?

Tomemos el uso común de la palabra saltar como hacia arriba. Entonces, en este caso anterior, el electrón gana energía. Pierde energía cuando vuelve a caer a un nivel más bajo.

Tengo que admitir que no me gusta usar palabras como saltar y caer, porque se basan en el modelo del átomo de Bohr, que no es correcto en casi todos los aspectos.

Permítanme darles dos imágenes, una del modelo antiguo, en el que se basa su pregunta, y otra de la imagen más moderna.

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El modelo de Bohr (de hace 100 años)

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El modelo de densidad de distribución orbital

El electrón tenderá a perder energía si puede, emitiendo un fotón de la longitud de onda correcta, que le permite pasar a un nivel de energía más bajo, pero si ese nivel más bajo ya está ocupado al máximo, entonces el electrón se ve obligado a mantenerse en un nivel superior.

La diferencia entre las imágenes es que el modelo de Bohr asume una estructura de partículas, mientras que ahora pensamos en términos de la probabilidad de encontrar un electrón en una determinada región, por lo que no podemos ser tan precisos como en el modelo anterior. Además, cuando ocurre la transición de un nivel a otro, no es una transferencia suave como un automóvil que cambia de carril, es por un tiempo una operación más caótica, con el electrón (o más bien su probabilidad de ser encontrado) rebotando alrededor del lugar hasta que se asiente en una órbita más baja.

En el primer ejemplo, los electrones que se mueven con la corriente le dan energía al electrón en el átomo. Entonces, ¿el electrón en el átomo absorbe el electrón en movimiento? Si es así, ¿cómo es esto posible porque ambos son negativos?

No se trata de que un electrón absorba otro electrón. En cambio, por medio de la emisión de fotones, el momento puede transferirse entre electrones, teniendo en cuenta las leyes de conservación de la energía y el momento.

Un ejemplo de esto es un diagrama de Feynman:

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Donde la línea ondulada representa la energía y el momento que se transfieren por medio de un fotón.

Gracias por su respuesta. Seguiré investigando sobre los diagramas de Feynman y el modelo de densidad de distribución orbital. Por favor, ¿puedes vincularme los duplicados de los que estás hablando? Gracias
Hola William, creo que esto a continuación está relacionado con la luz absorbida, pero si no está satisfecho, intentaré una respuesta, no hay necesidad de explicar por qué no es para usted, solo continuaré con lo que está en su publicación y hago todo lo posible para responderlo: physics.stackexchange.com/questions/165996/…
Con respecto a la respuesta a la pregunta en la publicación vinculada. Dice que el fotón se vuelve a emitir pero en una dirección diferente, por lo que el detector no lo detecta y obtienes las líneas oscuras. Pero esto no tiene sentido porque los objetos reales no se comportan de esta manera. Solo emiten (es decir, reflejan) la luz que vemos. Si la respuesta fuera el caso de los objetos reales, dos personas situadas en direcciones diferentes verían cosas diferentes porque la luz se reemite en direcciones diferentes.
Sí, hay dos cosas a considerar 1. El mundo cuántico tiene que coincidir con nuestra observación clásica, el principio de correspondencia de Bohr , para estirar un poco las cosas), que es la Ley de Snells para la reflexión, y 2. AFAIK en QFT, el principio de Fermats de tiempo mínimo se incorpora en las amplitudes de dispersión de QED de Feynman , que vale la pena leer con cuidado, ya que nuevamente es la ley de Snell en matemáticas más avanzadas.
Una pregunta sobre el espectro de emisión y el espectro de absorción.
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