¿Puede un fotón interactuar con dos átomos al mismo tiempo?

Tus preguntas son algo complicadas. Tienes razón en que se trata de emisión y absorción.

Un fotón es solo la forma en que la energía llega de un lugar a otro. Es una partícula virtual. Viaja a través del espacio vacío a la velocidad de la luz. Viaja más despacio a través del espacio que no está vacío. Una forma útil de describir por qué es así es imaginar que el paquete de energía (el fotón) es absorbido por cualquier cosa (con mayor frecuencia, electrones) que se encuentre en su camino. Si la partícula receptora no tiene un estado disponible que sea exactamente la suma de su energía original más la energía que le trae el fotón, se emite un fotón a lo largo del mismo camino y con exactamente la misma energía que el fotón original. El nuevo fotón es casi exactamente como el original. De hecho, generalmente nos referimos a él como el mismo fotón, pero ese paquete de energía gastó una cantidad de tiempo muy pequeña, pero finita, permitiendo que el electrón receptor verifique un ajuste exacto para el nuevo nivel de energía. El resultado neto que podemos observar es que el fotón parece viajar más lento que la velocidad de vacío de la luz.

Entonces, hay una advertencia sobre la afirmación de que el tiempo de tránsito de un fotón desde el punto A al punto B es siempre el mismo. Es cierto si el material entre los dos puntos también es exactamente el mismo.

Los fotones pueden interactuar con cualquier cosa, pero los electrones son la parte más externa de casi todo y los fotones interactúan con ellos con bastante facilidad. Las situaciones en las que se pueden encontrar los electrones son muy numerosas. En particular, para responder a su pregunta sobre la posibilidad de interactuar con dos átomos al mismo tiempo, los electrones a menudo están involucrados en los enlaces entre los átomos. Cuando un fotón es absorbido por un electrón involucrado en un enlace, se puede decir que interactúa con ambos átomos al mismo tiempo, pero debe tener en cuenta que el fotón realmente está interactuando con el electrón.

Las grandes interacciones de los fotones con la materia son el efecto fotoeléctrico, la dispersión de Compton y la producción de pares.

La dispersión de Compton es el equivalente de fotón de las colisiones de bolas de billar. Un fotón rebota en un electrón dejando parte de su impulso y energía. Puede calcular el ángulo en el que se desprende de las energías y los momentos de las partículas finales e iniciales.

Un fotón puede tener muchas interacciones de dispersión Compton, entonces.

Para la producción de pares y para el efecto fotoeléctrico, se necesita un núcleo cercano para la conservación de la energía y el momento.

En el sol, un fotón con energía por debajo del umbral para la producción de pares durará mucho tiempo ya que el efecto fotoeléctrico no puede suceder apenas, ya que los electrones han sido despojados de los núcleos. El fotón simplemente sufre muchos, muchos eventos de dispersión de Compton hasta que, después de muchos miles de AÑOS, llega a la superficie y escapa.

Los “fotones” interactúan rutinariamente con miles de millones de átomos al mismo tiempo. Lo hacen cada vez que rebotan en un espejo. Si un “fotón” solo rebotara en un solo átomo de plata, se dispersaría en todas las direcciones. La ley de que “ángulo de reflexión = ángulo de incidencia” proviene de la masa de cada “partícula” de luz con toda la superficie del espejo.

Un fotón debe llegar en algún momento y colocarse dentro de la relación de incertidumbre tanto de él como del objetivo. Creo que un fotón lo suficientemente grande y rápido podría dividir la molécula H2, o incluso O2.

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