Решение

В процессе поглощения или испускания фотона электрон должен изменить свою энергию и импульс, что для свободного электрона невозможно без внешнего воздействия.

Поглощение фотона:

При поглощении фотона электрон должен приобрести энергию и импульс фотона. Однако, у свободного электрона энергия и импульс связаны соотношением E² = (mc²)² + (pc)², где m - масса покоя, p - импульс, c - скорость света. Если электрон поглощает фотон, его энергия и импульс должны измениться, но для свободного электрона это невозможно, так как его энергия покоя фиксирована. Для поглощения фотона необходима связь электрона с чем-то, что может воспринять дополнительный импульс, например, с атомом.

Испускание фотона:

При испускании фотона электрон должен потерять энергию и импульс. Поскольку энергия покоя свободного электрона постоянна, он не может излучать фотон без изменения своей энергии и импульса. Для испускания фотона требуется, чтобы электрон был связан с чем-то, что может воспринять энергию и импульс, например, с атомом, переходящим в другое энергетическое состояние.