Η ατομική θεωρία της νυχτερινής όρασης
Τα άτομα βρίσκονται σε αέναη κίνηση. Δονούνται συνεχώς, κινούνται και περιστρέφονται. Ακόμη και τα άτομα που απαρτίζουν τις καρέκλες μας βρίσκονται σε συνεχή κίνηση. Τα άτομα έχουν πολλές διαφορετικές διεγερμένες καταστάσεις. Με άλλα λόγια, έχουν διαφορετικές ενέργειες. Εάν μεταδώσουμε μια μεγάλη ποσότητα ενέργειας σε ένα άτομο, αυτό μετακινείται από το ενεργειακό επίπεδο της θεμελιώδους κατάστασης σε ένα διεγερμένο επίπεδο. Το επίπεδο διέγερσης εξαρτάται από την ποσότητα ενέργειας που εφαρμόζεται στο άτομο με τη μορφή θερμότητας, φωτός ή ηλεκτρισμού.
Ένα άτομο αποτελείται από έναν πυρήνα (συμπεριλαμβανομένων των πρωτονίων και των νετρονίων) και ένα νέφος ηλεκτρονίων. Μπορούμε να σκεφτούμε ότι τα ηλεκτρόνια στο σύννεφο ηλεκτρονίων κινούνται γύρω από τον πυρήνα σε διαφορετικές τροχιές. Δεν είναι ακόμη δυνατό να παρατηρήσουμε τα διακριτά τροχιακά των ηλεκτρονίων, αλλά είναι ευκολότερο να κατανοήσουμε αυτά τα τροχιακά θεωρώντας τα ως διαφορετικά ενεργειακά επίπεδα ατόμων. Με άλλα λόγια, εάν εφαρμόσουμε μια συγκεκριμένη ποσότητα θερμικής ενέργειας σε ένα άτομο, είναι προβλέψιμο ότι μερικά από τα ηλεκτρόνια σε τροχιακά χαμηλότερης ενέργειας θα μεταφερθούν σε τροχιακά υψηλότερης ενέργειας, δηλαδή πιο μακριά από τον πυρήνα.
Αφού τα ηλεκτρόνια μεταφερθούν σε τροχιές υψηλής ενέργειας, πρέπει να επιστρέψουν τελικά στη θεμελιώδη κατάσταση. Κατά τη διαδικασία, τα ηλεκτρόνια απελευθερώνουν ενέργεια με τη μορφή φωτονίων (σωματίδια φωτός). Βλέπετε, τα άτομα απελευθερώνουν συνεχώς ενέργεια με τη μορφή φωτονίων. Για παράδειγμα, όταν ο θερμαντήρας σε ένα φούρνο τοστιέρα γίνεται έντονο κόκκινο, είναι επειδή τα άτομα διεγείρονται από τη θερμότητα και εκπέμπουν κόκκινα φωτόνια. Ένα ηλεκτρόνιο σε διεγερμένη κατάσταση έχει υψηλότερη ενέργεια από ένα μη διεγερμένο ηλεκτρόνιο και επειδή το ηλεκτρόνιο έχει απορροφήσει λίγη ενέργεια για να φτάσει στο διεγερμένο επίπεδο, απελευθερώνει αυτήν την ενέργεια για να επιστρέψει στη θεμελιώδη κατάσταση. Αυτή η ενέργεια απελευθερώνεται με τη μορφή φωτονίων (ενέργεια φωτός). Τα φωτόνια που εκπέμπονται έχουν συγκεκριμένο μήκος κύματος (χρώμα), ανάλογα με την ενέργεια του ηλεκτρονίου όταν απελευθερώνεται το φωτόνιο.
Κάθε ζωντανό ον καταναλώνει ενέργεια, όπως και πολλά άψυχα αντικείμενα, όπως κινητήρες και πύραυλοι. Η ενεργειακή δαπάνη παράγει θερμότητα. Με τη σειρά της, η θερμική ενέργεια αναγκάζει τα άτομα στο αντικείμενο να εκπέμπουν φωτόνια στο θερμικό υπέρυθρο φάσμα. Όσο πιο θερμό είναι το αντικείμενο, τόσο μικρότερο είναι το μήκος κύματος των εκπεμπόμενων υπέρυθρων φωτονίων. Εάν η θερμοκρασία του αντικειμένου είναι πολύ υψηλή, τα φωτόνια που εκπέμπει μπορούν ακόμη και να εισέλθουν στο φάσμα του ορατού φωτός, ξεκινώντας με κόκκινο φως, μετά πορτοκαλί, κίτρινο φως, λευκό φως και τέλος μπλε φως.
