Когда атом возбуждается фотоном и происходит переход электрона из основного состояния в возбужденное, с энергетического уровня 1 (Е1) на энергетический уровень 2 (Е2), я понимаю, что энергия возбуждающего фотона должна быть равна Е2 – E1 = hf (h — постоянная Планка, а f — частота фотона). Но я сомневаюсь, что:
а) электрон колебался с частотой f и его амплитуда увеличивается, т.е. он колеблется дальше от ядра или
б) электрон колебался с частотой, скажем, f1, и его частота увеличилась до f2, потому что возбуждающий фотон имеет частоту f2 – f1.
Я прочитал два объяснения.
Я, безусловно, предпочитаю а), потому что он больше соответствует классической аналогии со стоячей волной, где 1-я входящая энергия может взаимодействовать только с модой, вибрирующей на той же частоте, что и стимул, а 2-я мода вибрации ортогональна, поэтому входящая энергия не может способствовать изменению режима, только изменение амплитуды в рассматриваемом режиме...
Таким образом, особенностью квантового мира будет как раз то, что существует минимальная единица светового стимула, связанная с его частотой и определяемая как hf, которую мы называем фотоном. Между прочим, я бы сказал, что это не было бы большой особенностью, потому что я могу себе представить, что если я хочу возбудить струну, закрепленную на обоих концах, заставить ее вибрировать на одной из ее собственных частот или тонов (f), я должен сделать это. со стимулом, интенсивность которого будет рассчитываться с учетом характера задачи: как произведение f (что, в конце концов, и есть то, что вы хотите, чтобы струна делала, т. е. вибрировала на этой частоте, но более интенсивно) на некоторый фактор, играющий роль h и связанные (как я понял) с характеристиками строки…
Но, пожалуйста, не обращайте особого внимания на последний бред…, вопрос только в том, является ли а) или б) правильным объяснение того, что изменяется при электронном переходе: амплитуда или частота?
Изменить : я понял, что в вопросе может быть некоторая двусмысленность. Вероятный сценарий состоит в том, что атом не содержит колебаний на данной частоте и после падения фотона приобретает такую частоту. Я бы сказал, что это подпадает под категорию а) (изменение амплитуды), потому что раньше амплитуда на такой частоте была нулевой и становится какой угодно, но кто-то может интерпретировать, что это изменение частоты (одна частота, которая была приемлемой, но была скрытой). , становится актуальным). Во всяком случае, назовем этот случай в) для удобства.
Я также хотел бы уточнить, что означает случай b) в моем вопросе: он означает, что существовала мода колебаний при f1 и (из-за фотона, колеблющегося при f2 - f1) такая мода f1 исчезает и уступает место моде f2.
Правильный ответ б).
«Вибрация» — это не то слово, которое я бы использовал для стационарного состояния, но эти состояния имеют фазовые факторы. .
Суперпозиции собственных состояний с разной четностью имеют распределение плотности заряда, которое колеблется с частотой, определяемой разностью энергий. Здесь анимация частицы в ящике в суперпозиции основного состояния и первого возбужденного состояния. Таким образом, он будет излучать или поглощать излучение колеблющегося электрического поля с этой частотой.
Уже более ста лет укоренилось повествование: а именно, что фотон переводит электрон на более высокую орбиту, и впоследствии электрон возвращается в основное состояние, испуская фотон.
НЕТ ЭКСПЕРИМЕНТА, КОТОРЫЙ ПОДТВЕРЖДАЕТ ЭТОТ РАССКАЗ. Никто никогда не стрелял фотоном в изолированный атом водорода. Никто никогда не видел, чтобы атом перешел в возбужденное состояние. Никто никогда не видел, как атом возвращается в основное состояние. И никто никогда не видел и не измерял уход нового фотона.
Вот что говорит нам квантовая механика. Если вы используете теорию возмущений для решения уравнения Шредингера для атома водорода в присутствии электрического поля, вы обнаружите, что основное состояние имеет дипольный момент, который проще всего аппроксимировать как суперпозицию состояния 1s и состояния 2p. Если вы затем заставите электрическое поле колебаться, основное состояние будет следовать за колебаниями.
Будет временная задержка, и вообще колебания дипольного момента будут очень небольшими. Но на определенных частотах колебания могут стать довольно сильными. В частности, атом водорода довольно сильно колеблется на разностной частоте состояний 1s и 2p.
Итак, если всю систему поместить в коробку… атом водорода и колеблющееся электрическое поле… эффективным основным состоянием будет колеблющийся атом водорода, находящийся в колеблющемся электрическом поле. Для небольших полей, если вы удвоите поле, атом водорода будет колебаться вдвое сильнее. Если вы уменьшите поле вдвое, колебание уменьшится вдвое.
НЕТ МИНИМАЛЬНОГО ПОЛЯ И НЕТ МИНИМАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ. Если вы воздействуете на атом очень слабым колебательным полем в течение очень короткого периода времени, атом немного колеблется, а затем снова успокаивается. Точно так же, как если бы кратковременно погонять радиоволной приемную антенну. И точно так же, как приемная антенна, в то время, когда атом колеблется, он также функционирует как передающая антенна, испуская излучение в виде классического пончика, знакомого изучающему электромагнитную теорию.
Нет никакой разницы между атомом водорода и радиоантенной. Он колеблется, когда его приводит в движение колеблющееся поле, и в это время он излучает энергию. Не существует минимального «кванта» энергии, необходимого для возбуждения колебаний, и нет минимального «кванта» энергии, которая рассеивается.
Нет абсолютно никакого экспериментального способа отличить стандартное повествование (с его фотонами и квантовыми скачками) от простого (и откровенно очевидного) механизма, который я здесь объяснил.
.gif){kind=link}
Эмилио Писанти
Сьерра