Поглощение фотона атомом
Поглощение фотона атомом — это процесс, при котором атом принимает энергию фотона, а его электрон переходит с нижнего энергетического уровня на более высокий. Поглощённый фотон при этом перестаёт существовать как отдельный квант света.
Энергетические уровни атома дискретны: электрон не может находиться между ними. Поэтому атом поглощает только такой фотон, энергия которого точно равна разности энергий двух уровней. Условие перехода удобно изображать на энергетической диаграмме атома стрелкой вверх.
Здесь \(E_{\text{ф}}\) — энергия фотона, \(h\) — постоянная Планка, \(\nu\) — частота света, \(c\) — скорость света, \(\lambda\) — длина волны, а \(E_1\) и \(E_2\) — энергии начального и конечного уровней. Так как при поглощении \(E_2>E_1\), энергия атома увеличивается.
Энергия перехода между двумя уровнями равна \(3{,}0\cdot10^{-19}\) Дж. Атом поглотит фотон только с такой же энергией. Его частота равна \(\nu=E/h\), то есть примерно \(4{,}5\cdot10^{14}\) Гц. После поглощения электрон окажется на верхнем уровне.
Поглощение и излучение — противоположные процессы. При поглощении электрон переходит вверх, атом получает энергию и фотон исчезает. При излучении электрон переходит вниз, а атом испускает фотон с энергией \(h\nu=E_2-E_1\).
Что произойдёт с электроном, если энергия фотона точно равна разности двух разрешённых энергетических уровней?
Главное
- Поглощение фотона переводит электрон на более высокий энергетический уровень.
- Атом поглощает фотон только при условии \(h\nu=E_2-E_1\).
- После поглощения атом находится в возбуждённом состоянии; при переходе вниз он может излучить фотон.