Me pregunto, cuando un electrón cambia de estado, ¿se mueve de un estado a otro a través de algunos (muy pequeño) período de tiempo? O cambia de un estado a otro en poco tiempo? En el primer caso, ¿qué significa para ti estar en-entre los estados (por sin embargo un corto período de tiempo)? Si el último, ¿cómo se teletransporte?
(Esta pregunta tiene sentido?)
Dejando de lado el quantum problema de medición (es decir, si existe o no un "colapso" del estado cuántico de un eigenstate de un observable en la medición) y hablando totalmente sobre el estado cuántico entre "mediciones" y su evolución unitaria, yo diría que la transición es definitivamente un suave cambio de un "eigenstate" a otro, de modo que los electrones de la función de onda es de la forma $\alpha_1(t)\, e^{-i\,\omega_0\,t}\,\psi_0(x) + \alpha_1(t)\,e^{-i\,\omega_1\,t}\, \psi_1(x)$ donde $|\alpha_0|^2 + |\alpha_1|^2 = 1$, $\alpha_1(0) = 1, \alpha_0(0) = 0$, $\alpha_1(t) \to 0, \alpha_0(t) \to1$ como $t\to\infty$ $\psi_1, \psi_0$ son el "saltó entre" "autoestados" (aquí me refiero a la baja de la transición de un estado relieve $\psi_1$ a un estado del suelo $\psi_0$).
En el siguiente voy a pegarse a la pregunta de un electrón como pertenecientes a un atómicos o moleculares del sistema, en lugar de desnudos de electrones - EM campo de la interacción como en la QED. Esto tipifica el tipo de sistema de que tu pregunta tiene sentido para decir dónde se encuentra el electrón debe tener discretos, enlazados a los estados.
Así que estoy usando "autoestados" entre comillas porque el átomo (o molécula - voy a llamar a todos los átomos para nuestros propósitos) es, junto al campo electromagnético. Así que "eigenstate" significa, por ejemplo, "eigenstate calculado por el "desnudo" de la ecuación de Dirac para un electrón en un sistema atómico, separándolos del resto del Universo. No es más una eigenstate de todo, junto sistema, por lo que la transición ocurre.
Lionel la respuesta que le da una descripción detallada de cómo la luz es absorbida por el camino del capítulo "la teoría Semiclásica de las interacciones luz-materia" descargado a través de su vínculo con el "Fotónica 1" de la sección de la Facultad de Física, Universidad Ludwig Maximilian, Munchen sección de descargas. Aquí la Regla de Oro de Fermi se deriva espontánea, las tasas de absorción, así como el tiempo de variación de los coeficientes de $\alpha_j(t)$ que muestran cómo la transición, aunque increíblemente rápida, sin embargo es suave.
Un proceso complementario, la emisión espontánea de un fotón de un electrón en un estado excitado también permite entender esta suavidad así como por qué el proceso es unidireccional. Usted puede buscar Wigner-Weisskopf teoría para esta transición:
V. Weisskopf y E. Wigner, Z. Phys. 63, 54 (1930)
o usted puede volver a contar esta historia a través de mi propia simplificación presentado en J. Opt. Soc. Am. B, Vol. 24, Nº 6 de junio de 2007 pp1369-1382. El Weisskopf - Wigner papel, por desgracia, es en alemán, que es una vergüenza (para nosotros en inglés), ya que es el mejor y más clara exposición conozco (como con casi cualquier cosa Wigner tenía una mano en). Usted puede intentar la sección 6.3 del capítulo 6 de Scully y Zubairy, "Quantum Optics", pero esto no lo haces por mí: tal vez va a trabajar para usted.
Así que, por ahora, aquí está mi propio resumen de JOSA-B.
Pensemos $\hat{a}_1^\dagger$ es el pensamiento de la creación del operador que plantea el átomo en cuestión desde su estado fundamental a su primer estado relieve y $\hat{a}_\pm^\dagger(\omega)$ el operador correspondiente para un fotón en un unidimensional cuantificada campos EM en frecuencia $\omega$ y en el de la derecha (+) o hacia la izquierda (-) de polarización circular, el Hamiltoniano tiene la forma:
$$\hat{H} = \hbar\left(\omega_1 \hat{a}_1^\dagger \hat{a}_1 + \int_0^\infty \omega\,\left(\hat{a}_+^\dagger(\omega) \hat{a}_+(\omega)+ \hat{a}_-^\dagger(\omega) \hat{a}_-(\omega)\right)\,\mathrm{d}\omega +\\ \int_0^\infty \left(\kappa_+(\omega)^*\, \hat{a}_1^\dagger \hat{a}_+(\omega) + \kappa_+(\omega) \hat{a}_+^\dagger(\omega)\,\hat{a}_1\right)\,\mathrm{d}\omega + \int_0^\infty \left(\kappa_-(\omega)^*\, \hat{a}_1^\dagger \hat{a}_-(\omega) + \kappa_-(\omega) \hat{a}_-^\dagger(\omega)\,\hat{a}_1\right)\,\mathrm{d}\omega + const\right)\quad\quad\quad(1)$$
donde $\kappa_\pm(\omega)$ es la fuerza de acoplamiento entre el excitado del átomo y de la libre fotones electromagnéticos modos. El estado fundamental de energía para el EM modos está representado por la constante que no nombre aquí. Por ahora, piense en esto como un acoplamiento a una cavidad en la cual sólo hay una electromagnético modo para cada frecuencia $\omega$. Ahora que escribo esto como un general lineal modelo acoplado y suavely a hacer la afirmación de que el $\kappa_\pm(\omega)$ puede ser calculado, en principio, de la electrodinámica cuántica y por lo tanto con altivez dar la impresión de que sé cómo hacer tal cosa como una tontería (no estoy totalmente!). Con sólo un fotón en el sistema (es decir, inicialmente en el átomo excitado y ser emitida espontáneamente en el campo) y dado que la Hamiltoniana conserva el número de fotones (añade un fotón cuando uno es tomado de otro lugar), se puede reducir el conjunto del estado del sistema a la probabilidad de la amplitud de $\psi_1(t)$ de que el emisor del átomo está excitado junto con las funciones continuas $\psi_\pm(\omega)$ cuales son las amplitudes de probabilidad de encontrar el fotón en el modo con frecuencia $\omega$ y en la mano izquierda y derecha polarización circular, por lo que no terminan con la terrible complejidad de la explosión provocada por el tensor de productos de electrones y fotones de estados cuánticos:
$$\begin{array}{lcl} i\,\mathrm{d}_t\, \psi_1(t) &=& \omega_1 \,\psi_1(t) + \int_0^\infty \left(\kappa_+(\omega)^* \,\psi_+(\omega, t)+\kappa_-(\omega)^* \,\psi_-(\omega, t)\right)\, \mathrm{d}\omega\\ i\,\partial_t \,\psi_\pm(\omega, t) &=& \omega\, \psi_\pm(\omega, t) + \kappa_\pm(\omega) \,\psi_1(t)\end{array}\quad\quad\quad(2)$$
Que de manera intuitiva se puede ver que esta ecuación se aplica para cualquier número de modos en una cuantificación de volumen, no sólo un modo de la cavidad, ya que puede absorber la "degeneración" co-efficients en la co-efficients $\kappa$ (ver mi JOSA-B de papel si desea ver los detalles de cómo funciona esto en el pleno EM campo, pero les puedo asegurar que no es exactamente fascinante cosas!). Ahora, te muestro cómo resolver un sistema de ecuaciones en la sección "La Forma del Espectro sin una Cavidad" en esta respuesta. El resultado es:
$$\begin{array}{lcl} \psi_1(t) &\approx& \exp\left({-i\,\omega_1\,t-\frac{t}{2\tau}}\right)\\ \tau &\approx& \left.{\frac{1}{2\,\pi\,\left(\kappa_+(\omega)^2+\kappa_-(\omega)^2\right)}}\right|_{\omega=\omega_1-\omega_0}\\ \psi_+(\omega) = \psi_-(\omega) &\approx& \sqrt{\frac{\tau}{\pi}} e^{-i\,\omega\,t}\left(1-e^{-\frac{t}{2 \tau }}\right) \frac{1}{2\tau(\omega -\omega_0)+i}\\ \psi_0(t) &=& e^{-i\,\omega_0\,t+i\theta_0}\,\left(1-e^{-\frac{t}{2 \tau }}\right) \end{array}\quad\quad\quad(3)$$
y así llegamos a la exponencial, memoryless la descomposición de un espontáneamente emitiendo átomo y la implícita, de Lorenz lineshape. La última relación en (3) es el supuesto de probabilidad de la amplitud que el átomo está en su primer estado relieve y así el electrón del estado es la siguiente, que varían suavemente superposición de suelo $\psi_{0,electron}(\vec{r})$ y elevó $\psi_{1,electron}(\vec{r})$ "autoestados":
$$\psi_{electron}(t,x) = \exp\left({-i\,\omega_1\,t-\frac{t}{2\tau}}\right) \psi_{1,electron}(\vec{r}) + e^{-i\,\omega_0\,t+i\theta_0}\,\left(1-e^{-\frac{t}{2 \tau }}\right) \psi_{0,electron}(\vec{r})\qquad(4)$$
Aquí $\theta_0$ es indeterminado fase factor. Tenga en cuenta que el ancho de línea sólo depende de la fuerza de acoplamiento $\kappa_\pm(\omega)$ en el barrio de la desacoplado frecuencia de transición $\omega_1-\omega_0$ definido por el átomo de transición del nivel de energía de la diferencia. NO depende de la forma del acoplamiento $\kappa_\pm(\omega)$ mientras que este último es de banda ancha. Lo que está pasando en intuitivamente? El átomo es, junto a todos los modos más o menos por igual. Sin embargo, no puede emitir a todos por igual, porque si se acopla a una frecuencia de distancia de $\omega_1-\omega_0$, la interferencia destructiva obstaculiza el proceso. Tan sólo las frecuencias cerca de $\omega_1-\omega_0$ están entusiasmados. El comportamiento de Eq. (4) implica una Lorenz lineshape en el dominio de la frecuencia, por lo tanto, podemos entender los mecanismos detrás de la más común de la emisión espontánea lineshape.
La termodinámica consideraciones en Lionel respuesta puede ser fácilmente entendido aquí. Aquí el estado plantea está acoplado a una continuidad de los modos. El principio del estado, es decir, con la excitación limita a que el átomo es un estado de baja entropía (bajo la incertidumbre de donde la excitación se), y se deforma sin problemas y inexorablemente a la alta entropía estado en el que la excitación está en una superposición cuántica, repartidas en un enorme conjunto de campo electromagnético modos.
Usted ya tiene algunos muy erudito y buenas respuestas. Voy a dar un experimentales punto de vista de:
Me pregunto, cuando un electrón cambia de estado, ¿se mueve de un estado a otro a través de algunos (muy pequeño) período de tiempo? O cambia de un estado a otro en poco tiempo?
Un electrón es, por excelencia, una partícula elemental y es la mecánica cuántica que reina aquí. Primero de todo, un atado de electrones en un estado de energía no se mueve en el espacio tridimensional y el tiempo de la manera en que una bola de billar se mueve. Cuando la obligación es en los orbitales, es decir, se tiene una probabilidad de ser encontrado en un determinado $(x,y,z,t)$ cuando se mide, y la medición se perturbe el estado cuántico. Ninguna medida de tiempo sera dentro de la Incertidumbre de Heisenberg relación $Delta(e)detlat(t)>\hbar$ , es decir, de nuevo la probabilidad de una cantidad.
Las formas de los primeros cinco orbitales atómicos: 1s, 2s, 2px, 2py, y 2pz. Los colores muestran la función de onda de fase. Estos son los gráficos de $ψ(x,y,z)$ funciones que dependen de las coordenadas de un electrón. Para ver la forma alargada de $ψ(x,y,z)^2$ funciones que muestran la densidad de probabilidad en forma más directa, ver las gráficas de d-orbitales a continuación.
Así que ya el concepto de "movimiento" tiene que ser modificado para el microcosmos de la escuela primaria interacciones.
En forma similar, si uno fuera a resolver para la $(x,y,z,t)$ posición del electrón expulsado por un fotón a otro orbital, sería de nuevo una de las distribuciones en el espacio y el tiempo, lo que podría indicar a los experimentales la probabilidad de encontrar el electrón en el que se concreta la $(x,y,z,t)$ eran de él/ella para hacer un experimento. Probabilidad, no certeza.
En el primer caso, ¿qué significa para ti estar en-entre los estados (por sin embargo un corto período de tiempo)?
Esta indeterminación de la posición exacta y el tiempo tiene que ver con el Principio de Incertidumbre de Heisenberg , la posición dentro de la $σ_x σ_p$ límite dado por la HUP.
Si el último, ¿cómo se teletransporte?
Utiliza la energía dada por el fotón entrante a subir a la más alta energía, pero es un probabilística de la superposición de estados que hace el "movimiento", que sólo puede ser estimado por el HUP límites cuando la energía o se mide el tiempo (y la medición de cambiar drásticamente el sistema).
En el caso de un electrón de ser perturbado por un sinusoidal variable de campo eléctrico, se puede utilizar la teoría de perturbaciones para mostrar que entra en una superposición de los dos estados y oscila entre los dos hasta que se ambienta en el estado final. Esto depende de la frecuencia de la perturbación de ser igual a la diferencia en los niveles de energía, así como cosas como el momento angular se conserva. También, en este caso en particular, la perturbación es simétrica por lo tanto la absorción (ganancia en energía) y de la emisión estimulada (pérdida de energía) puede ocurrir. Esta es la base de los láseres.
Aquí está el quid de la cuestión
Aunque la situación es simétrica, la termodinámica no es, por lo que la probabilidad de emisión vs absorción depende del número de átomos en cada estado (por ejemplo, Boltzmann estadísticas en el caso de equilibrio térmico o inversión de la población en el caso de los láseres.)
Yo diría que un electrón se mueve de un estado a otro durante algún período de tiempo, que no es menor que el llamado natural de la anchura de la línea. Si me preguntan a mí, entre los estados son superposiciones de energía autoestados. No tengo idea de por qué esas superposiciones son menos legítimas que la energía autoestados.
Muy intuitiva. Ninguna de las matemáticas. Hay un estado excitado con una simétrica distribución de probabilidad y no e/m momento dipolar. Hay un estado del suelo (o menos estado excitado) también sin momento dipolar. Hay una pequeña probabilidad de que el estado de excitación de electrones estará en la tierra del estado que permite a ambos estados a estar presente al mismo tiempo la producción de un número finito de rotación de momento dipolar que irradia energía y erosiona la probabilidad de estar en el estado excitado y aumenta la de estar en el terreno de estado hasta que la tierra la probabilidad de estado se convierte en 1. Así, el fotón es emitido con una Gaussiana como la amplitud de perfil. Si la probabilidad de transición es baja (por ejemplo, para estados metaestables) el fotón será lentamente emite con baja amplitud, número de ciclos y una hiperfina del espectro. Más probable transiciones va a producir a corto grasa fotones con la más amplia de las líneas espectrales. Así que no es el electrón que se mueve entre lo permitido estados cuánticos, que es la probabilidad.
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