¿Cuál es el mecanismo de emisión y absorción de fotones por un átomo de hidrógeno?

El mecanismo viene dado por las ecuaciones de Maxwell.

Cuando se aplica un campo electromagnético oscilante de la frecuencia correcta a un átomo de hidrógeno, la nube de electrones comenzará a oscilar. (Esta oscilación se puede analizar como la superposición de dos estados propios, como 1s y 2p. Todos deberían saber que esta superposición proporciona una densidad de carga oscilante). La interacción del campo incidente con el momento dipolar oscilante es exactamente igual a onda de radio que interactúa con una antena clásica. Absorbe energía y simultáneamente vuelve a emitir energía.

Todo lo que hace el átomo de hidrógeno en sus interacciones con la luz ordinaria puede entenderse analizándolo como una antena clásica usando las ecuaciones de Maxwell. Es un accidente de la historia que los físicos elijan no hacerlo de esta manera. Pero funciona si lo intentas.

Según Planck y Einstein, los niveles de energía de un átomo de hidrógeno son cuantificados y contables. Según Einstein, los fotones son paquetes de energía en una corriente.

Continuando con este trabajo, Bohr asumió las siguientes cosas:

-El electrón de un átomo de hidrógeno viaja en una órbita circular.

-La energía del electrón en una órbita es proporcional a su distancia desde el núcleo.

-Las órbitas están cuantizadas.

-Las únicas órbitas permitidas son aquellas para las cuales el momento angular del electrón es un múltiplo integral de la constante de Planck dividido por 2p.

-Los fotones se absorben cuando un electrón salta a una órbita de mayor energía y se emite cuando un electrón cae en una órbita de menor energía.

-La energía de la luz emitida o absorbida es exactamente igual a la diferencia entre las energías de las órbitas.

La emisión y absorción de fotones por el átomo de hidrógeno es el mecanismo … sucede a través de la interacción electromagnética, generalmente una interacción dipolo.

En la escala de los átomos individuales, todo se describe mediante estadísticas … por lo que no existe un mecanismo subyacente para el “átomo de estado fundamental + fotón → átomo excitado”, a menos que cuente el cambio en la configuración de los electrones … en cuyo caso no existe un mecanismo subyacente “el electrón absorbe el fotón” … eso es justo lo que sucede.

Es simple y para el principio mejor explicado por los Postulados de Bohr cuando dio la idea sobre la estructura de un átomo.

Cuando un electrón presente en un átomo (aquí hidrógeno) entra en contacto con un fotón, se excita a un nivel de energía más alto. Como todo o cualquier sistema siempre quiere permanecer neutral o estable, el átomo también quiere lo mismo para lo cual el electrón tiene que volver a su nivel de energía original, para hacerlo tiene que soltar la energía que obtuvo del fotón. Entonces, al regresar, libera la energía en forma de radiación, que si se pasa desde un prisma mostrará un color, si hay múltiples fotones (que es el caso general) podemos ver un espectro de diferentes colores, mejor conocido como el espectro de hidrógeno

Google “Electrodinámica cuántica” o, si eso es demasiado esfuerzo, simplemente “QED”.

Espero que no estés buscando una explicación rápida para agitar las manos.

Será mejor que compruebes esto tú mismo, así que te remito a Wikipedia.

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