Весь мой опыт решения учебников по квантовой механике показывает, что уровни энергии, связанные со связанными состояниями ограниченной квантовой системы, дискретны и точны. Например, энергетические уровни атома водорода. Почему тогда говорят, что возбужденные состояния атома имеют энергетическую ширину? Откуда ширина? Этот факт не согласуется с известными мне примерами из квантовой механики. Если этот вопрос задан раньше, может ли кто-нибудь дать ссылки?
Оставляя в стороне доплеровское уширение и другие основные практические причины уширения линий, фундаментальная причина заключается в том, что возбужденный атом одинаково связан со всеми модами электромагнитного поля или, по крайней мере, существует чрезвычайно широкая полоса частот связанных мод.
Таким образом, атом «пытается» соединить свою избыточную энергию со всеми модами. При этом деструктивная интерференция препятствует процессу для мод, которые имеют большой частотный разнос от центральной частоты, определяемой энергетической щелью. Если вы смоделируете эту широкополосную связь математически и допустите действительно равную связь для всех мод одновременно, вы получите лоренцеву форму линии, ширина которой пропорциональна силе связи. Эта лоренцевская ширина линии имеет тенденцию быть узкой по сравнению с другими, более «практичными» причинами, о которых я упоминал выше. Я показываю, как сделать этот расчет в моем ответе здесь . Это основная теория Вигнера-Вейскопфа . Скорость перехода, которая пропорциональна ширине частотной линии, при расчете по золотому правилу Ферми определяется как:
с постоянная тонкой структуры, центральная частота и являясь перекрытием между двумя электронными состояниями по обе стороны от перехода.