Что такое «самая низкая энергия»?

Во многих учебниках я встречаю термин « низшая энергия» . Например, в атомных структурах электроны размещены на орбиталях, чтобы атом имел самую низкую энергию. Но что это за энергия? Потенциальная или кинетическая энергия или их сумма?

Сумма двух, обычно собственное значение оператора Гамильтона.

Ответы (3)

Наименьшая энергия квантовой системы есть минимальное собственное значение гамильтониана системы. Гамильтониан — это оператор, который соответствует полной энергии системы, поэтому он представляет собой сумму кинетической и потенциальной энергии. Это часто также называют энергией основного состояния системы.

но что это за энергия?

С эвристической точки зрения энергия основного состояния — это энергия, которой обладает система просто потому, что она существует . Обычно это не имеет никакого смысла: если я просто заставлю систему ничего не делать , просто сидеть там, тогда у нее будет нулевая энергия. Нам бы не понадобилось это причудливое имя.

Но оказывается, что это невозможно . Мы никогда не сможем «зафиксировать» систему и сделать ее полностью неподвижной благодаря знаменитому принципу неопределенности Гейзенберга.

Δ Икс Δ п ≥ ℏ / 2.
Система должна иметь некоторый импульс, чтобы удовлетворять неравенству. В свою очередь, он также будет иметь некоторую энергию. Вот почему мы никогда не достигнем абсолютного нуля! Как бы мы ни старались, всегда остается колебание основного состояния.

Совершенно неправильно писать, что получить абсолютный нуль невозможно, потому что система должна удовлетворять принципу неопределенности. Абсолютный ноль действительно соответствует минимуму энергии, какой бы она ни была. Это не имеет ничего общего с тем, что энергия равна нулю. Одна очень веская причина состоит в том, что энергия всегда определена в пределах произвольной константы.
@GiorgioP Спасибо, что указали на мою ошибку. К сожалению, я всегда думал, что это так, и не понимаю, почему этого не должно быть. Это совершенно неправильно, абсолютно и совершенно? Не могли бы вы просветить меня?
Подумайте о частице массы м в потенциальной яме, которую можно было бы близко к минимуму аппроксимировать гармоническим потенциалом 1 2 ( м ю 2 Икс 2 − ℏ ю ) . По построению его наименьшее собственное значение равно нулю. Соответствующее собственное состояние представляет собой волновую функцию с минимальной неопределенностью. Более того, поскольку система находится в собственном состоянии, дисперсия энергии равна нулю. Следовательно, все измерения энергии вернутся к нулю. Аргумент, который вы цитируете, обычно используется для оправдания значения минимальной энергии выше минимума потенциальной энергии.
Я использую его, чтобы оправдать именно это. Мое намерение состояло в том, чтобы прояснить, что между классическим минимумом и квантовым минимумом есть разница, поэтому мы и дали ему название. Кроме того, я до сих пор не понимаю, почему принцип неопределенности не препятствует достижению системой абсолютного нуля. Википедия, похоже, со мной согласна.
Википедия говорит, что принцип неопределенности может помочь понять, почему, когда система получает минимум энергии, все еще остается некоторая неуменьшаемая кинетическая энергия. Но это не имеет ничего общего с абсолютным нулем. Все обстоит наоборот: при абсолютном нуле система должна получить минимальную энергию. В силу квантовой механики такое состояние с минимальной энергией не является состоянием с нулевой кинетической энергией. что неправильно, так это добавить импликацию отсутствие нулевой энергии -> отсутствие нулевой температуры. Термодинамическая температура не пропорциональна кинетической энергии при низких температурах.

Сумма двух.

Электронное состояние, подобное орбитали, является точным или приближенным решением некоторого не зависящего от времени уравнения Шрёдингера, т. е. собственным состоянием гамильтониана, состоящим из членов кинетической и потенциальной энергии. Соответствующее собственное значение представляет собой математическое ожидание такого гамильтониана, оцениваемое в состоянии, описываемом орбиталью.

Среднее значение гамильтониана всегда можно записать как сумму среднего значения кинетической и потенциальной энергии. Самая низкая энергия - это собственное значение гамильтониана с минимальным значением.

В КМ уравнение Шредингера дает вам решения для волновой функции частицы с заданным потенциалом. Поскольку энергия квантуется, вы обычно находите несколько возможных значений энергии, которые задаются целым числом. н называется Главным квантовым числом. Самое низкое значение Е н , обычно, когда н "=" 0 или н "=" 1 , является Groud-State. Это означает, что энергия частицы самая низкая и представляет собой комбинацию потенциальной энергии и кинетической энергии.

Что такое «самая низкая энергия»?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v