¿Cómo exactamente emiten luz los electrones?

Según la teoría cuántica de Planck, un cuanto (plural = cuantos) es la cantidad más pequeña de radiación electromagnética que puede ser emitida o absorbida por un átomo y la energía de cada cuanto de la radiación ([matemática] E [/ matemática]) es directamente proporcional a la frecuencia ([matemática] f [/ matemática]) de la radiación, [matemática] E∝f [/ matemática] o

[matemáticas] E = hf [/ matemáticas]

Aquí [math] h [/ math] se llama la constante de plancks cuyo valor es [math] ~ 6.626 × 10E-34 Js [/ math]. Cada fotón consta de un cuanto de energía. Su energía se puede calcular conociendo la frecuencia del fotón.

Ahora volviendo a tu pregunta. Cuando las radiaciones electromagnéticas inciden en un átomo, los electrones en el átomo absorben energía de las radiaciones y saltan de órbitas de menor energía a órbitas de mayor energía. Pero una mayor energía hace que el átomo sea inestable. Por lo tanto, estos electrones excitados tienden a volver a los niveles de energía más bajos al perder energía. La energía perdida también es radiación electromagnética, que se emite en forma de fotones. Ahora, es posible que no pueda ver la luz de los fotones que se emiten, ya que podrían ser de cualquier longitud de onda / frecuencia. El ojo humano es sensible a la luz visible que oscila entre [matemáticas] 400 nm-700 nm. [/ Matemáticas] Entonces, si los fotones emitidos tienen una longitud de onda en este rango, podrá ver la luz emitida a simple vista.

Curiosamente, puede calcular la frecuencia y la longitud de onda del fotón emitido. Neils Bohr postuló que: cuando un electrón salta de un nivel de energía más alto a un nivel de energía más bajo, la diferencia en las energías del electrón se emite como un fotón. Esta regla se llama regla de frecuencia de Bohr . si [matemática] E1 [/ matemática] es la energía del electrón en el nivel de energía inferior y [matemática] E2 [/ matemática] es la energía del electrón en el nivel de energía superior, la energía de las radiaciones electromagnéticas es [matemática ] (E2-E1) = ΔE. [/ Matemáticas] Según la teoría de Planck, la energía de esta radiación emitida es directamente proporcional a la frecuencia de la radiación emitida. Por lo tanto,

[matemática] (E2-E1) = hf [/ matemática], o

[matemática] f = (E2-E1) / h = ΔE / h [/ matemática]

Si desea calcular la longitud de onda ([matemática] λ [/ matemática]) de las radiaciones emitidas, puede hacerlo utilizando la relación:

[matemáticas] v = fλ [/ matemáticas]

Donde [math] v [/ math] es la velocidad de la radiación electromagnética. Todas las radiaciones electromagnéticas viajan a la velocidad de la luz. Por lo tanto, [matemática] v = c = 3 × 10E + 8m / s. [/ Matemática]

Espero que ayude.

La respuesta a esta pregunta debe buscarse en la estructura de fotones y partículas cargadas. La absorción y la emisión son similares entre sí.

1 – Absorción

Lo que sabemos de la mecánica cuántica es: “Cuando un electrón absorbe energía, salta a un orbital más alto. Un electrón en un estado excitado puede liberar energía y ‘caer’ a un estado inferior ”. (1 y 2)

¿Qué son los electrones y los fotones?

En mecánica cuántica, el concepto de una partícula puntual se complica por el principio de incertidumbre de Heisenberg, porque incluso una partícula elemental, sin estructura interna, ocupa un volumen distinto de cero. De acuerdo con la mecánica cuántica de que el fotón y el electrón son partículas no estructuradas, no podemos responder las preguntas sin respuesta.

Entonces, la mecánica cuántica no puede responder la pregunta principal. Pero nuevos artículos y experimentos muestran que necesitamos revisar el concepto de punto, porque los electrones y los fotones tienen estructura.

Hay muchos artículos que muestran que el fotón tiene un límite superior de masa y carga eléctrica, que son consistentes con las observaciones experimentales. Las teorías y experimentos no se han limitado a fotones y también se incluirán gravitones. Para la gravedad ha habido debates vigorosos sobre incluso el concepto de masa de reposo de gravitones.

En las últimas décadas, se discute la estructura del fotón y los físicos están estudiando la estructura del fotón. Alguna evidencia muestra que el fotón consiste en cargas positivas y negativas. Además, un nuevo experimento muestra que la probabilidad de absorción en cada momento depende de la forma del fotón, también los fotones tienen unos 4 metros de largo, lo que es incompatible con el concepto no estructurado.

Para estudiar y comprender la estructura del fotón, necesitamos describir la relación entre la frecuencia y la energía del fotón. El cambio de frecuencia del fotón en el campo gravitacional ha sido demostrado por el experimento Pound-Rebka. Cuando el fotón cae una distancia igual y hacia la tierra, de acuerdo con la ley de conservación de la energía tenemos:

Cargas de color y color magnético

Un fotón con la energía más baja posible también transporta campos eléctricos y magnéticos. Por lo tanto, las características de los gravitones ingresados ​​en la estructura del fotón deben comportarse de una manera que, junto con la explicación de la energía del fotón, describa el aumento en la intensidad de los campos eléctricos y magnéticos. En otras palabras, algunos de estos gravitones causan un aumento del campo eléctrico del fotón y otros gravitones aumentan la intensidad de los campos magnéticos. Además, no solo un fotón en el nivel más bajo de su energía está formado por algunos de los gravitones, sino que también sus miembros formados tienen propiedades eléctricas y magnéticas que se llaman carga de color y color magnético en la teoría CPH. El siguiente paso es especificar las cargas de color y los colores magnéticos en los que se obtiene prestando atención al menos al cambio en la energía del fotón en un campo gravitacional mientras se mueve hacia el cambio de gravedad azul.

Al producir campos eléctricos positivos y negativos, se forman dos campos magnéticos alrededor de los campos eléctricos que se forman. Por lo tanto, se harán dos grupos de colores magnéticos. Entonces la matriz CPH se define de la siguiente manera:

La matriz CPH muestra la energía de menor magnitud de un fotón.

Energía Sub-Cuántica (SQE)

Utilizamos la matriz CPH para definir energías sub cuánticas positivas y negativas de la siguiente manera: la primera columna de la matriz CPH se define energía sub cuántica positiva y la segunda columna de la matriz CPH se define energía sub cuántica negativa, entonces;

La cantidad de velocidad y energía de las energías sub cuánticas positivas y negativas son iguales, y la diferencia entre ellas solo está en el signo de sus cargas de color y dirección de flujo de color magnético.

Fotones virtuales

Hay dos tipos de fotones virtuales, fotones virtuales positivos y negativos que se definen de la siguiente manera:

Un fotón real está formado por un fotón virtual positivo y un fotón virtual negativo:

Allí, n y k son números naturales. Hasta ahora, la producción de energía electromagnética (fotones) se describió mediante el uso del desplazamiento azul gravitacional, en fenómenos inversos, los fotones se descomponen en fotones virtuales negativos y positivos. En el desplazamiento al rojo, los fotones virtuales también se descomponen en energías sub cuánticas positivas y negativas ( SQE s), y las energías sub cuánticas (SQE) también se descomponen en cargas de color y colores magnéticos. Las cargas de color y los colores magnéticos se separan, pierden su efecto entre sí y se convierten en gravitones. Además, existe una relación entre el número de SQEs en la estructura del fotón y la energía (también frecuencia) del fotón.

Entonces, los fotones son una combinación de fotones virtuales positivos y negativos. El fotón es un dipolo eléctrico muy débil que es consistente con la experiencia y se afirman estos artículos. Además, esta propiedad del fotón (dipolo eléctrico muy débil) puede describir la energía de absorción y emisión por partículas cargadas.

Cuando el fotón alcanza el área 2 del electrón, el lado positivo del fotón cambia la forma del electrón, el electrón lo absorbe. Pero el electrón se mueve y en una fracción de un nanosegundo emite fotones, pero no necesariamente en la dirección de absorción exactamente opuesta, porque durante la absorción y emisión, el electrón se ha desplazado. Es considerable que para un haz de luz (muchos fotones), el movimiento de los electrones no sea detectable.

Con todo el esfuerzo realizado en las últimas décadas en QED, hay una pregunta fundamental que nunca se ha planteado o si se ha planteado (no hemos visto) se ignora. En la física moderna, una partícula cargada emite y absorbe energía, pero su mecanismo no se describe. Entonces la pregunta es; Si el fotón es una partícula no estructurada, con masa en reposo cero y sin carga eléctrica (y neutral), ¿cómo las partículas cargadas la absorben y la irradian? Sin embargo, en la teoría CPH, los fotones son una combinación de fotones virtuales positivos y negativos. El fotón es un dipolo eléctrico muy débil que es consistente con la experiencia y se afirman estos artículos. Además, esta propiedad del fotón (dipolo eléctrico muy débil) puede describir la energía de absorción y emisión por partículas cargadas.

Aquí se consideró solo una ruta, se supuso que el fotón se mueve en una ruta específica.

Porque en la mecánica clásica, solo un camino indica el movimiento de la partícula, mientras que todos los caminos para una partícula en la mecánica cuántica pueden considerarse, incluso rutas que son similares a la ruta clásica. Sin embargo, no es cierto, un fotón puede moverse en todas las rutas posibles para llegar al electrón o no. Es importante que comprendamos el mecanismo de esta acción y expliquemos de una manera que sea consistente con las leyes básicas de la física.

2 – Emisión

Eche un vistazo a la figura 41 (imagen de arriba); Para un fotón de alta energía, el electrón abandona el átomo (como el efecto fotoeléctrico). Pero para o un fotón de baja energía, el fotón se convierte en parte de la energía del electrón.

El electrón no es un esférico rígido y se mueve alrededor del núcleo, la distancia entre el electrón y el núcleo es variable. El electrón no puede retener el fotón y se irradia.

Podemos ver algunos fotones muy específicos, a saber, los que tienen una longitud de onda entre aproximadamente 400–750 nanómetros (una billonésima parte de un metro), utilizando nuestros fotodetectores naturales (los ojos). Un fotón en este rango de longitud de onda que lo introduce en nuestro ojo y retina se absorbe en una varilla / cono, liberando un electrón que viaja a través de nuestro sistema nervioso hasta el cerebro. Los fotodetectores, en general, están hechos de materiales donde la energía del fotón (h * nu, siendo h constante de Planck y nu la frecuencia) es lo suficientemente grande como para excitar un electrón a un estado en el que puede volverse móvil. Por ejemplo (obtener un poco técnico aquí), cuando el fotodetector está hecho de cierto material semiconductor de modo que el intervalo de banda de energía a la banda de conducción es menor que la energía del fotón, entonces un electrón de la banda de valencia se eleva a la banda de conducción donde Se puede conducir como corriente eléctrica (flujo de electrones). La energía del fotón se ha convertido en un electrón energético (esto es solo conservación de energía); Muchos fotones de la luz incidente se convierten en muchos electrones y en el circuito eléctrico correcto se puede detectar esta corriente eléctrica (por ejemplo, midiendo el voltaje a través de una resistencia en el circuito). La magnitud de esta corriente está directamente relacionada con el poder incidente (ligero). Tenga en cuenta que cuando la energía del fotón es más pequeña que la banda prohibida, el fotón no podrá elevar un electrón (porque no tendrá suficiente energía) y luego no será detectado. Entonces, si tiene un fotodetector construido para luz visible, no se detectarán fotones IR. Por cierto, el premio Nobel que obtuvo Einstein fue por el efecto fotoeléctrico, que subyace en gran parte de lo anterior (y, no, no obtuvo premios Nobel adicionales por relatividad especial o general).

Para responder a su pregunta: ¿Cómo emiten luz los electrones? Primero, la luz que vemos proviene de un estrecho rango de partículas cinéticas de fotones. Los electrones pueden ser forzados a moverse entre átomos (formando una corriente) en un material conductor (cobre, acero, etc.) debido a un potencial de carga electrostática (de una batería, red, …). Cuando los electrones se mueven por átomos en ese material, excita los átomos, lo que hace que los átomos vibren / se calienten y luego emite fotones débiles de luz con energía cinética para reducir su nivel de vibración.

Los fotones de luz se pueden emitir desde una variedad de otras fuentes no causadas por electrones, pero aún así todo se debe a la vibración y emisión de fotones de los átomos. Piensa en los procesos nucleares del sol.

Supongamos que tienes átomos en un gas … di neón

Y todos los átomos en el gas tienen electrones que están en pequeños orbitales alrededor del átomo.

Y pones este gas en un tubo con electrodos en cada extremo.

Luego, pones un voltaje a través de los electrodos enviando una corriente a través del tubo.

Tenga en cuenta que la electricidad proviene de un carbón encendido o agua que cae en una presa hidroeléctrica, de modo que la energía pasa a través del tubo con el gas.

Cuando esta energía que proviene de la electricidad interactúa con el gas, hace que los electrones que orbitan los átomos salten a un estado superior. Lo hacen porque son demasiado enérgicos para permanecer en sus órbitas inferiores.

Sin embargo, debido a las restricciones que hemos calculado a partir de la mecánica cuántica, es evidente que los electrones no son bienvenidos o estables en las órbitas superiores y deben volver a sus órbitas inferiores. Pero como no pueden bajar con toda esa energía extra, tienen que liberarla antes de volver a su estado original. Lo hacen al perturbar el campo electromagnético que los rodea y provocar una onda. (Algo así como perturbando un charco tranquilo de agua y causando ondas u ondas) Este proceso se llama fluorescencia.

Esta onda viaja hacia los receptores de fotos en su cabeza llamados ojos. Estos fotorreceptores son sensibles a las perturbaciones del campo electromagnético y envían una señal a su cerebro diciéndole que se ha emitido luz.

Luego repita el proceso una y otra vez a una velocidad de aproximadamente 60 veces por segundo. Comúnmente conocido como ciclos de 60 hercios proporcionados por el tomacorriente en su pared.

El hecho de que esto suceda repetidamente tan rápidamente le da la impresión de que es continuo. Pero en realidad, hay un ligero parpadeo de las luces fluorescentes que con el tiempo puede causar dolor de cabeza a algunas personas.

La energía no es como la altura. Y los fotones son esencialmente haces de energía pura, emitidos cuando las partículas cargadas se aceleran. Los electrones son partículas de carga, y su aceleración crea una perturbación en el campo electromagnético. Y le damos el nombre de fotón a una perturbación en el campo electromagnético.

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