¿Por qué un átomo puede absorber longitudes de onda específicas de luz y no otras?

Los átomos no solo absorben la luz de una longitud de onda específica, sino varias longitudes de onda.

Al igual que cualquier sistema, los átomos tienen una serie de estados y estos vienen en diferentes energías. Para absorber la luz, el átomo necesita moverse de un estado a otro de mayor energía.

A veces, esto proporciona un conjunto discreto de posibles absorciones de energía, pero también es posible que se pueda absorber un espectro continuo de luz. Este es el caso, por ejemplo, en el efecto fotoeléctrico donde las energías de la luz deben estar por encima de ‘la función de trabajo’ para que la luz expulse un electrón.

Piense en el átomo que tiene una colina escalonada de niveles y para ir de uno a otro necesita exactamente esa cantidad de energía. Sin embargo, si tiene suficiente energía, puede expulsar un electrón por completo y hacer que se lleve algo de energía como energía cinética. Esto da si un espectro continuo.

Aquí hay algunos ejemplos de espectros atómicos:

6.1: Energía electromagnética

Un átomo absorberá diferentes longitudes de onda (es decir, frecuencias) de luz a diferentes temperaturas. Temperatura es un término relativo utilizado para expresar el nivel de vibración de los átomos, que refleja su energía cinética. Por lo tanto, la absorción de fotones por un átomo es una medida de la energía cinética de vibración del átomo.

Los diferentes átomos con diferentes números de protones son de diferentes tamaños / masas físicas y fuerzas de carga proyectadas de sus partículas cargadas internas. Por lo tanto, interactuarán de manera diferente con fotones de diferentes longitudes de onda / frecuencias.

Debido a la ley de conservación de energía, el fotón absorbido cede toda su energía a un átomo. La energía adicional en el átomo se puede distribuir para cambiar los estados de electrones o núcleos. Debido a que en el núcleo las diferencias de energía entre un estado y otro son mucho más altas, generalmente solo se consideran los procesos de electrones. Sin embargo, los cambios de un estado a otro requieren energía discreta y, por lo tanto, solo los fotones con energía igual a esa energía (teniendo en cuenta el principio de incertidumbre) pueden causarlos.