Спектр поглощения

[Jugalator]

Почему в спектре поглощении красного образца, есть промежуток от 500 нм до 600 нм, где свет не поглощается? (данный график взят условно, для наглядности)
В моей голове вот такая картина:
при длине волны >700 нм: энергии фотона недостаточно, чтобы возбудить электрон, и поэтому поглощение равно нулю. Свет просто прошёл мимо.
длина волны около 650 нм.: энергии фотонов хватает, чтобы возбудить электрон и он переходит в зону проводимости.
при длине волны >650 нм.: вот тут и проблемы. По моим представлениям, электрону сообщили достаточно энергии, чтобы он возбудился. То есть при поглощении фотона, электрон переходит на более высокий энергетический уровень. На графике же показано, что поглощение света наоборот стремится к 0. Если же допустить, что атомы ионизировались, при больших энергиях, то всё равно не понятно. Атом же поглотил свет, а график показывает, что нет.
Можно немного с другой стороны подойти к вопросу. Как свет с большой энергией прошёл через образец, не возбудив электроны(или всё таки возбудил)?


-- 27.02.2019, 21:16 --

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Помогите решить / разобраться (Ф)» в форум «Карантин»
по следующим причинам:

- сформулируйте, пожалуйста, вопрос так, чтобы его можно было понять (а заодно поясните, почему вы ожидаете от образца какого-то другого поведения).

Исправьте все Ваши ошибки и сообщите об этом в теме Сообщение в карантине исправлено.
Настоятельно рекомендуется ознакомиться с темами Что такое карантин и что нужно делать, чтобы там оказаться и Правила научного форума.

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Карантин» в форум «Помогите решить / разобраться (Ф)»

[SVD-d]

Если вас интересует конкретно хлорофилл, то я видел эту историю в
Биология и квантовая механика / Давыдов А. С.— Киев : Наукова думка, 1979.— 296 с.
Можете сразу промотать к пункту 17.1. Он так и называется: "Хлорофилл и другие светочувствительные элементы". Там есть замечательная картинка "схема синглетных и триплетных переходов" - это прямо то, что вам нужно.

В двух словах, важно понимать: должен выполняться закон сохранения энергии. Если электрон поглощает энергию фотона и переходит на более высокое разрешённое состояние, то он поглотит ровно столько энергии, каково расстояние от одного уровня до другого. А так как нельзя поглотить только часть энергии фотона, то переход будет происходить только при определённых длинах волн.
Это в самом простом и идеальном случае. Дальше - читайте.

[Munin]

SVD-d в сообщении #1379056 писал(а):

Там есть замечательная картинка "схема синглетных и триплетных переходов" - это прямо то, что вам нужно.

А можно её прямо процитировать?

[Xey]

Jugalator в сообщении #1378829 писал(а):

Как свет с большой энергией прошёл через образец, не возбудив электроны(или всё таки возбудил)?

Нет, не возбудил. У некоторых (немногих) твердых веществ есть полосы прозрачности.

Лучше бы начать с разреженных газов, они почти все длины волн пропускают, кроме узких линий поглощения. На этих же линиях раскаленные газы (пары) светятся.

[SVD-d]

Munin в сообщении #1379075 писал(а):

А можно её прямо процитировать?

Вот из интернета такая же, но чуть более подробная:



Переход $S_{0} \rightarrow S_{2}$ как раз отвечает за пик около 430 нм. Если дальше повышать энергию, свет всегда будет поглощаться, потому что ниже $S_{0}$ и выше $S_{2}$ - сплошная зона.
А переход $T_{1} \rightarrow T_{2}$ - это переход 740 нм с уровня на уровень. Если энергия примерно равна расстоянию между этими двумя уровнями - она поглотится (тут можно поболтать насчёт размытия уровней из-за чего и пик поглощения оказывается размытым). Если энергии больше или меньше чем нужно - она не сможет поглотиться, потому что вокруг - запрещённая зона (не уверен, что этот термин применим к органическим полупроводникам, но пусть будет так).

[Munin]

Огромное спасибо за диаграмму!

SVD-d в сообщении #1379238 писал(а):

Если дальше повышать энергию, свет всегда будет поглощаться, потому что ниже $S_{0}$ и выше $S_{2}$ - сплошная зона.

Да, но со спадающей вероятностью. Там нарисована не зона, а много мелких уровней - вращательных и колебательных, как я понимаю. Зоны у молекулы быть не может. Зона должна быть у кристалла.

Из-за спадающей вероятности, на спектре поглощения не "ступенька", а пик.

SVD-d в сообщении #1379238 писал(а):

А переход $T_{1} \rightarrow T_{2}$ - это переход 740 нм с уровня на уровень.

На диаграмме справа у триплетных основных уровней нарисованы точно такие же мелкие возбуждения, как и у синглетных. Так что разницы нет.

SVD-d в сообщении #1379238 писал(а):

Если энергии больше или меньше чем нужно - она не сможет поглотиться, потому что вокруг - запрещённая зона (не уверен, что этот термин применим к органическим полупроводникам, но пусть будет так).

Хлорофилл, вроде бы, одиночная молекула, а не "органический полупроводник". По крайней мере, в биологическом контексте.

[SVD-d]

Munin в сообщении #1379246 писал(а):

Да, но со спадающей вероятностью. Там нарисована не зона, а много мелких уровней - вращательных и колебательных, как я понимаю. Зоны у молекулы быть не может. Зона должна быть у кристалла.

Да, действительно, насчёт зон я погорячился :)

Munin в сообщении #1379246 писал(а):

Хлорофилл, вроде бы, одиночная молекула, а не "органический полупроводник".

По крайней мере, в разговорах про органические полупроводники хлорофилл часто упоминается. Но - что права то правда - не в том смысле, в каком интересуется ТС. То есть, когда обсуждается поглощение света хлорофиллом, речь чаще всего идёт о поглощении света в растворах, что совсем не похоже на поглощение в кристаллических решётках.
Впрочем, суть, я надеюсь, понятна. Если есть определённые уровни энергии, которую могут иметь электроны, то свет будет поглощаться только на каких-то определённых длинах волн (и излучаться - тоже).

[Munin]

SVD-d в сообщении #1379259 писал(а):

По крайней мере, в разговорах про органические полупроводники хлорофилл часто упоминается.

Возможно, в кристаллизованном виде :-) Но тут надо помнить, что при кристаллизации молекулы весь её энергетический спектр меняется: уровни уширяются в зоны, перекрываются, искажаются и прочее. Например, цвет атома меди - один, а цвет кристалла меди - совсем другой.