La premisa de esta pregunta es realmente falsa. Primero, necesitaré reescribirlo un poco. La “absorción parcial” de un fotón no tiene sentido. Los fotones son partículas: puede tener 0 fotones o 1 fotón pero no la mitad de un fotón. Pero puede cambiar esto es “absorción parcial de la energía del fotón” y luego es kosher. Entonces, la pregunta modificada dice
“¿Por qué un fotón transfiere toda su energía a un electrón (y desaparece) en lugar de transferir parte de su energía y continuar existiendo?”
La premisa es falsa: el fotón PUEDE transferir parte de su energía al electrón y continuar existiendo. Un ejemplo de esto es la dispersión de Compton, donde un rayo gamma (un tipo de fotón) transfiere suficiente energía al electrón para ionizarlo y sacarlo del pozo potencial del átomo.
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En el otro extremo del espectro, considere el paso de la luz a través de un material transparente. Aquí la luz dispersa elásticamente los electrones en el material (de una manera que no transfiere energía a los electrones). Entonces los fotones interactúan con los electrones y no transfieren energía. También hay tipos de dispersión elástica, como la dispersión de Rayleigh, que no sé lo suficiente para describir.
A menudo ocurre el proceso que describe, donde el electrón absorbe completamente el fotón. Este es un electrón atrapado por el átomo y solo puede existir en ciertos niveles de energía. Esto no se debe a que la energía se cuantifica, como dice César Tomé-López (tal vez lo entendí mal). Cualquier energía es posible en principio, pero no en el átomo. La cuantización se debe a la naturaleza de la fuerza de Coulomb que acopla el electrón al núcleo.
Entonces, podría preguntarse, ¿por qué el fotón no puede transferir parte de su energía al electrón (suficiente para la transición entre dos niveles de energía) y luego viajar con energía reducida? Después de todo, puede transferir suficiente energía para ionizar completamente el electrón, ¿por qué no solo lo suficiente para excitar el electrón entre dos estados de energía? No creo que esta sea una pregunta simple, o si lo es, no sé su respuesta simple. Creo que podría deberse a la conservación del momento angular.
Otra posibilidad es la complejidad de un evento de dispersión de fotones. Aunque he hablado como si el fotón y el electrón simplemente intercambiaran energía, lo que realmente sucede es que el fotón y el electrón se unen en un electrón de mayor energía que luego reemite un fotón. Quizás este electrón intermedio se ve obligado a existir en uno de los niveles de energía cuantificados. No estoy seguro de esto, porque generalmente estas partículas virtuales intermedias pueden hacer locuras como violar la conservación de energía durante un breve período de tiempo.
