Wie funktioniert Lichtreflexion auf Atomebene?
Hallo! Ich habe mich gefragt, wie die Reflexion von Licht auf Atomebene aussieht. Kann mir das jemand erklären oder kennt ihr vielleicht einen hilfreichen Artikel/ein Video?
Meine Vermutung ist, dass die Photonen zuerst absorbiert werden -> Elektron ändert Energieniveau und dann wird das Photon wieder emittiert -> Elektron ändert Energieniveau wieder auf den Ursprungswert. Aber irgendwie ergibt das auch nicht so viel Sinn...
2 Antworten
Stell dir vor, das Licht (also die Photonen) trifft auf ein Atom und „stupst“ die Elektronen an. Manchmal haben die Photonen genau die richtige Energie, um ein Elektron in einen höheren Zustand zu befördern. Wenn das passiert, wird das Photon quasi „absorbiert“.
Aber statt dass das Elektron einfach nur da bleibt, kehrt es in den niedrigeren Zustand zurück – und gibt dabei die Energie in Form eines neuen Photons ab. Dieses neue Photon fliegt in eine andere Richtung, was die Reflexion des Lichts ist.
Also ja, es ist wirklich so, dass das Licht absorbiert und dann wieder emittiert wird. Aber die Reflexion passiert dadurch, dass das Elektron die Energie einfach in eine andere Richtung abgibt. Das erklärt, warum du das Licht zurück auf die Oberfläche zurückkommen siehst.
Es ist ein bisschen wie ein Pingpong-Spiel zwischen den Elektronen und den Photonen! Wenn du noch tiefer einsteigen willst, schau dir mal ein paar coole Videos zu Quantenmechanik und Lichtabsorption an – das hilft, die ganze Theorie noch ein bisschen anschaulicher zu machen.
Ja wobei man hier eher den Kristall als ganzes betrachten muss nicht einzelne Atome denn die Elektronen im Kristall haben mehr Energieniveaus als die in einem einzelnen Atom.
Bei einem einzelnen Atom gibt es ja nur ein relativ enges Spektrum indem die Absorption stattfindet also ein Liniespektrum.
Bei einem Metall wie zB bei einem Spiegel tritt das in allen Möglichen Energien auf weil die Elektronen hier im Leitungsband liegen und daher fast beliebige Energie haben können.
Aber ja kann man so beschreiben und ist äquivalent zur Maxwellbeschreibung und idealen Metallischen Randbedingungen.
Bei Halbleitern insbesondere bei indirekten wird das ganze dann spannend denn hier müssen die Elektronen über die Bandkante womit die Photonen eine Mindestenergie haben müssen. Manche Übergänge müssen dann aber auch im Impulsraum erfolgen, was bedeutet dass die Relektion usw plötzlich Temperaturabhängig wird. Daher eigentlich zB Silizium als indirekter Halbleiter für Solarzellen und Galliumarsenid als direkter Halbleiter nicht
Antworten von ChatGPT kann ich nicht gebrauchen, danke.