Интерпретация плотности вероятности на атомных орбиталях

Однажды я прочитал, что атомную орбиталь можно представить как облако «электронности». То есть электрон буквально является облаком, а плотность вероятности относится только к вероятности взаимодействия электрона с другой частицей (скажем, фотоном) в любой заданной точке пространства.

Эта метафора довольно интуитивна и помогла мне пройти курс физики и химии без проблем. Тем не менее, я часто читаю предупреждение о том, что «электрон на самом деле не «размазан» по распределению вероятностей», без каких-либо доказательств того, почему это так.

Есть ли эксперимент/наблюдение/результат, который опровергает эту интерпретацию в некоторых обстоятельствах?

Не ответ, конечно, но я был бы осторожен с «овеществлением наших успешных абстракций» . Электрон не является буквально облаком. Кто-то может сказать, что электрон — это буквально возбуждение квантового поля, но я бы назвал это овеществлением и удачной абстракцией. Я не уверен, что мы когда-нибудь сможем сказать, что такое электрон на самом деле , потому что, ну, это то, чем он является. Концептуальные модели того, чем вещи «являются», полезны только в той мере, в какой они помогают нашим расчетам и тому подобному. (Хотя я не совсем философ-прагматик.)
Можете ли вы привести источник утверждения, что электрон на самом деле не размазан по распределению вероятностей ? Хотя я отношусь к мнению Марша о слишком серьезном отношении к математическим моделям, я полагаю, что большинство физиков придерживаются мнения, что электрон размыт . У электрона нет точного положения, если только он не находится в собственном состоянии положения, а это в любом случае нефизично.
@JohnRennie Это зависит от того, что на самом деле означает «размазанный».
@AaronStevens да, и я согласен с вашей интерпретацией, что это означает, что электрон не имеет никакого местоположения, то есть спрашивать, какова позиция электрона, представляет собой бессмысленный вопрос (по крайней мере, я думаю, что это то, что говорит ваш ответ). Но нам нужно сказать, что говорят источники, на которые ссылается ОП, чтобы окончательно ответить на вопрос ОП.
@JohnRennie Да, я говорю, что спрашивать, каково положение электрона, бессмысленно. Я также согласен, что источник был бы очень полезен. Я бы скорректировал свой ответ соответствующим образом, если это необходимо.
Извиняюсь за путаницу. У меня нет конкретного источника для «размазанного» комментария, но я полагаю, что люди ошибочно полагают, что свойства электрона (например, заряд) распределены пропорционально по всем ненулевым частям волновой функции и должны быть оказалось ошибочным.
Описание в учебнике состоит в том, что электрон ведет себя как волна (задаваемая его волновой функцией), и когда он взаимодействует с другой системой (скажем, фотоном), он «схлопывает волновую функцию», и электрон действует как частица с определенной позицией. Квадрат модуля волновой функции дает вероятность найти точечный электрон в любой заданной точке.
Легче и нагляднее интерпретировать электрон как волну все время, а плотность вероятности от возведения в квадрат модуля будет вероятностью того, что электрон будет взаимодействовать с другой системой в данной точке. Таким образом, если фотон взаимодействует с электроном в точке А, он взаимодействует со всей волновой функцией . Казалось бы, все свойства электрона локализованы в точке А, но на самом деле электрон «является» волной и вовсе не стал частицей. Это не то, чему учат, и мне интересно, неверно ли это в некоторых случаях или это просто альтернативная точка зрения?

Ответы (2)

Я думаю, что когда мы говорим, что электрон не размазан, мы имеем в виду следующее. «Размазанный» означает, что часть электрона находится здесь, а часть — там (как размазывание шарика сливочного сыра по бублику). Вместо этого, согласно некоторым интерпретациям, электрон не имеет определенного местоположения (с неопределенностью) до взаимодействия, которое вы упомянули в начале своего вопроса.

Таким образом, утверждение, что электрон не размыт, не противоречит картине волновой функции/поля. Скорее, это идет вразрез с неправильными интерпретациями картины волновой функции/поля, просто говоря, что электрон не находится «везде» в этом «облаке».

Можно добавить, что электрон считается «точечной» частицей без основной структуры.

Я хотел бы подчеркнуть, что неправильно думать только о «плотности вероятности». Волновая функция («орбиталь» на химическом жаргоне) несет больше информации, чем просто квадрат ее модуля. Вообще говоря, это сложная функция, и ее комплексность имеет физический смысл .

В качестве примера рассмотрим 2 п волновые функции атома водорода. Есть три независимых. Хотя химики используют для рассмотрения 2 п Икс , 2 п у , 2 п г в физике собственные функции л г ( г -компонента углового момента) более важны. Их выражения

м "=" + 1 :   ф ( р ) грех ⁡ θ е я ф м "=" 0 :   г ( р ) потому что ⁡ θ м "=" − 1 :   ф ( р ) грех ⁡ θ е − я ф
Вы можете видеть, что что касается модуля, то м "=" + 1 и м "=" − 1 собственные функции идентичны. Но они представляют разные состояния.

Другой пример: если бы вы смотрели только на квадрат модуля («электронное облако»), вы бы ничего не знали об импульсе. Например, его ожидаемое значение равно нулю, если ψ действителен, но может быть не равен нулю, если ψ сложный.

Спасибо. Я упомянул положение только потому, что думал, что это единственное свойство, относящееся к моему примеру, но я знаю, что вся информация о частице закодирована в волновой функции. Интересно, что выражение m=0 четное, а остальные нечетные (разве что g(r) тоже нечетное?). Я так понимаю, что «p-орбитали», используемые химиками, были получены из некоторой линейной комбинации этих выражений, что приводит к 3 эквивалентным несложным формам, которые вместе образуют сферически симметричный набор. Когда я печатаю это, я понимаю, насколько это может быть не так.
Интерпретация плотности вероятности на атомных орбиталях
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v