¿Por qué los átomos reflejan un tipo específico de luz (frecuencia) y absorben otros? ¿Depende de los campos electromagnéticos, o si son electrones o fotones?

Los átomos individuales no reflejan nada. Como Feynman señala en sus famosas Conferencias y en otros libros, para obtener la reflexión, el fotón debe interactuar con cada átomo en el reflector, con el resultado neto de que se refleja en el ángulo correcto.

Esto es bastante diferente de la imagen más clásica, en la que las ondas se reflejan y refractan en función de sus propiedades electromagnéticas (permitividad relativa, etc.) que a su vez dictan sus índices de refracción.

Los cursos de física de la escuela secundaria generalmente llegan tan lejos como esta imagen clásica, tomando los índices de refracción como algo dado en lugar de ir más allá en las propiedades electromagnéticas. Así que no sorprende que ni siquiera se mencione el método de Feynman.

En cuanto a la absorción, los átomos individuales pueden hacer eso, pero, por supuesto, la amplitud del ancho de banda que absorben e incluso si absorben o no se ve afectada nuevamente por la estructura cristalina del sólido que forman (una afirmación similar se aplica a líquidos y gases, pero hay diferencias, pero no quiero atascarme en detalles).

Por lo tanto, una capa de oro lo suficientemente delgada es transparente (¿Qué tan transparente puede ser una capa de oro? – Advanced Science News), pero una vez que se vuelve más gruesa que eso, aparece el amarillo característico; otra luz es absorbida, no transmitida.

Como ya señaló Viktor, para ser absorbido, debe haber una transición de un nivel de energía estable a otro, la diferencia de energía debe coincidir con la energía del fotón. Pero un átomo individual tiene transiciones mucho más nítidas que un átomo en un cristal, ya que el átomo puede “compensar la diferencia” tomando prestada energía de toda la matriz cristalina.

Las excitaciones del campo electromagnético (singular) se llaman fotones. Los electrones son excitaciones de otro campo (el campo de electrones). Sin embargo, los electrones, al igual que otras partículas cargadas eléctricamente, son fuentes del campo electromagnético. Como tal, pueden emitir o absorber fotones.

En un átomo, los electrones existen a niveles de energía específicos. Cuando un átomo absorbe un fotón, un electrón en ese átomo salta de un nivel de energía a otro. Por lo tanto, el átomo solo puede absorber fotones que tienen la energía correcta: la diferencia entre dos niveles de energía, el menor de los cuales está ocupado por un electrón.