Si y no.
La absorción (o emisión) de fotones por la materia no es lo que cuantifica los fotones.
Los fotones se cuantifican porque el vacío (específicamente, el campo electromagnético que llena todo el espacio, de los cuales los fotones son una perturbación de propagación autosuficiente) no permite que la energía de un fotón cambie mientras se propaga.
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La luz se cuantifica al ser absorbida por la materia porque los grados de libertad de las partículas que forman la materia están obligados a aceptar solo ciertas cantidades de energía a la vez.
Los electrones “saltan” de un orbital a otro cuando absorben un fotón con energía exactamente igual a la diferencia de energía entre esos orbitales. Los orbitales mismos son generados por la suma de los campos de todas las partículas en el núcleo del átomo. Dado que los átomos de diferentes elementos tienen diferentes números de protones (y neutrones, para diferentes isótopos de un elemento dado), los orbitales de un elemento no necesariamente tendrán la misma energía que otro.
Además, dado que existe cierta incertidumbre en los estados de las partículas en el núcleo, también existe cierta incertidumbre en la diferencia de energía entre los orbitales. Eso contribuye al fenómeno conocido como “ancho de línea”. (Un poco simplificado, la temperatura también importa)
Es por eso que diferentes elementos tienen espectros de absorción diferentes. Los electrones que se patean desde el mismo orbital de energía más baja al mismo orbital de energía más alta en dos elementos diferentes necesitarán absorber fotones con energías diferentes, y los espectros de diferentes isótopos de un elemento dado se desplazan ligeramente unos de otros.
Los fotones tomados por separado pueden venir en un rango infinito de energías; el hecho de que los átomos solo puedan absorber fotones con energías de (por ejemplo) uno o dos julios no impide que existan fotones con un julio y medio o un cuarto de julio o cualquier otro número fraccionario aleatorio de julio.
Todavía hay mucha controversia sobre incluso llamar a los fotones “partículas”. El término se aplicó originalmente a la materia como protones y electrones que no vienen en un rango infinito de masas. Ese tipo de partícula tiene la misma masa en reposo por tipo de partícula. También pueden tener energía de movimiento, pero eso está determinado por su velocidad en relación con un detector en particular solamente.
Sin embargo, los fotones nunca están en reposo, por lo que la única energía que pueden tener es la energía de su movimiento, y aquí es donde la absorción de electrones juega un truco con la idea de que los fotones se cuantifican de forma inherente.
Supongamos que tiene un átomo con un electrón que cae de un orbital a otro. Escupe un fotón con energía igual a la diferencia de energía entre esos orbitales. A cierta distancia hay otro átomo idéntico con un electrón en el orbital de baja energía. El fotón aparece y es absorbido por el electrón, empujándolo hacia el superior.
Pero supongamos que el segundo átomo se aleja del primero; Si el segundo se mueve demasiado rápido, el fotón se desplazará Doppler en energía fuera del ancho de línea de absorción y no será absorbido. En realidad eso es hacia atrás: la capacidad del segundo átomo para “atrapar” el fotón ha cambiado debido a su movimiento WRT el primero.
¿Qué pasó con la cuantización del fotón? Nada, en lo que respecta al fotón, su energía nunca cambió. Pero recuerde, el campo EM que llena el espacio puede soportar fotones de un rango infinito de energías.
