Als het energieverschil tussen 2 toestanden van een elektron 1eV is en er valt een foton op met energie 1,1eV, wat gebeurt er dan met de overige 0,1 eV?

Maarten, 22 jaar
14 september 2015

Of gebeurt er niets? Aanvullend op de vraag:

Op wikipedia (https://nl.wikipedia.org/wiki/Balmerreeks) is te lezen:
"In het eerste geval is absorptie van een foton vereist met een energie die exact gelijk is aan het energieverschil tussen de twee betrokken toestanden, zodat een absorptielijn ontstaat als dit proces op voldoende grote schaal voorkomt, bijvoorbeeld in de atmosfeer van een ster"

Vb.Voor de transitie van 3 naar 2 in de Balmerreeks is de golflengte gelijk aan 656,3 nm. Stel dat er dan een foton op het waterstofatoom invalt met een energie gelijk aan E=h*c/T met T gelijk aan 656,2 nm of 656,4 nm. Gebeurt er dan niets?

Ik heb vooral moeite met het woord "exact" op wikipedia. De frequentie van een golf is een continu getal, het kan elke waarde aannemen. Dus de kans dat de frequentie exact gelijk is een een bepaalde waarde is dan toch nul...

Antwoord

Dag Maarten,

Inderdaad, het hoeft niet exact dezelfde frequentie te zijn, en dit omwille van twee redenen:

1) Het invallend licht is in de praktijk geen perfect monochromatische golf met maar één frequentie, maar wel een superpositie van verschillende dicht bij elkaar liggende frequenties.

2) De transitie van de grondtoestand naar een aangeslagen toestand heeft een natuurlijke lijnbreedte als gevolg van de eindige levensduur van de aangeslagen toestand. Aangezien een elektron niet in de aangeslagen toestand blijft, is er een onzekerheid op de energie van de aangeslagen toestand (onzekerheidsprincipe van Heisenberg). De absorptielijn is dus geen lijn met maar één frequentie, maar wel een heel smalle band van frequenties.

Hoeveel absorptie er is hangt af van de overlap tussen het frequentiespectrum van de invallende golf en het spectrum van de transitie.

Voor de transities waar jij het over hebt (Balmerreeks) is de lijnbreedte wel klein. Een foton van 1,1 eV gaat dus maar heel weinig geabsorbeerd worden in een atoom met een transitie van 1,0 eV.

Met vriendelijke groeten,

 

Philippe Tassin

 

Reacties op dit antwoord

Er zijn nog geen reacties op deze vraag.

Enkel de vraagsteller en de wetenschapper kunnen reageren op een antwoord.

Zoek andere vragen

© 2008-2022
Ik heb een vraag wordt gecoördineerd door het
Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen