paso de un intervalo de tonelaje más elevado a otro inferior;

Question

Si en el momento de brillar de un fotón en un átomo, por ejemplo, y esto excita a un electrón a un nivel de energía más alto, hacer el electrón(s) siguen subiendo más luz que brilla, y es que hay un límite de energía, si es así ¿por qué?

En segundo lugar, si usted, a continuación, detener la luz brillante, ¿por qué los electrones caen de nuevo a un nivel inferior? Se que en todo? Y ¿por qué? parece arbitrario que se va a menos que actuó por algo más.

Si lo hacen caer de nuevo, ¿cuánto tiempo se tarda hasta que hacer?

Estoy tomando QM pero no han llegado a esta comprensión todavía.

Answer 1

La respuesta es la termodinámica, y la suposición de que usted está trabajando en un ambiente más frío que la temperatura correspondiente a una Planck de distribución donde su fotones sería "en promedio" bastante presente. En otras palabras, dentro de una estrella, donde está más caliente, los átomos NO están en su estado fundamental de la mayoría de las veces - de hecho, si es lo suficientemente caliente, que están en su "estado mayor", que es un estado ionizado: usted tiene un plasma. Es simplemente porque la mayoría de la materia atómica tiene niveles de energía con diferencias que son mucho más grandes que el promedio de los fotones de energías a "temperatura ambiente" (alrededor de 26 milli-eV) que tendemos a decir que los átomos y las moléculas se encuentran en sus estados fundamentales. Es debido a estas bajas temperaturas, es estadísticamente favorable para tener energía extendió más de concentración de los estados excitados.

Por CIERTO, se puede ver que con la rotación de los estados de moléculas: a temperatura ambiente, estos son por lo general NO en su estado fundamental y excitado de rotación de los estados no "la desintegración del estado". Esto es debido a que sus niveles de energía están por debajo de los 26 meV.

Así que cuando usted "brillar la luz sobre un átomo" en un ambiente frío, se puso fuera de equilibrio termodinámico, y tienden de nuevo a su nivel de equilibrio, que es su estado fundamental. Cuando "brillar la luz sobre un átomo" en un ambiente caliente, no va a caer de nuevo a su estado fundamental, porque esa no es su estado de equilibrio.

Un átomo en un ambiente frío se va a desintegrar a la tierra del estado a través de la emisión espontánea, que tiene un tiempo exponencial de decaimiento que es función del estado y es bastante difícil de calcular.

Answer 2

Quiero añadir acerca de la emisión espontánea. Los estados excitados de los átomos no son estados estacionarios debido a los átomos no son aislados QM sistemas. Siempre hay interacción con el campo electromagnético. La ecuación de schrödinger para los átomos en la forma más simple sólo tiene en cuenta la interacción de Coulomb entre los electrones y el núcleo. En este enfoque simplificado estados excitados son estacionarias y emisión espontánea no tiene lugar.

Answer 3

• hacer el electrón(s) siguen subiendo más luz que brilla (...)?

No, porque los niveles de energía cuantizados. Esto significa que no importa cómo muchos fotones que se inician en la electrónica (es decir, la intensidad de la fuente de luz), no saltar a un nivel de energía más alto a menos que la frecuencia ($\nu$) de los fotones es correcto, es decir si

$$ \nu = \frac{\Delta E} h $$

donde $\Delta E$ es la diferencia de energía entre los niveles de energía y $h$ es la constante de Planck.

• En segundo lugar, si usted, a continuación, detener la luz brillante, ¿por qué los electrones caen de nuevo a un nivel inferior? Se que en todo? Y ¿por qué? parece arbitrario que se va a menos que actuó por algo más.

Sí, lo hacen caer de nuevo, y las razones son dos:

1. Un átomo es, realmente, nunca aislado, y va a interactuar con el campo electromagnético.
2. Incluso si asumimos que el átomo está en el espacio libre, lejos de cualquier fuente de EM campo, todavía estará sujeto a fluctuaciones del vacío de la EM campo y así, eventualmente, la desintegración de un nivel de energía más bajo. Este proceso, que se llama emisión espontánea, no puede ser explicado si la EM campo es tratado como un clásico objeto, y su descripción se requiere el formalismo de la teoría cuántica de campos. Para una discusión más detallada, véase por ejemplo la página de la Wikipedia:

Las transiciones espontáneas no eran explicables en el marco de la ecuación de Schroedinger, en la que los niveles de energía electrónica fueron cuantificadas, pero el campo electromagnético no lo era. Dado que los autoestados de un átomo están correctamente diagonalized, la superposición de la wavefunctions entre el estado excitado y el estado fundamental del átomo es cero. Por lo tanto, en ausencia de un campo electromagnético cuantizado, el estado excitado del átomo de no caer a la tierra del estado. Con el fin de explicar las transiciones espontáneas, la mecánica cuántica debe ser extendida a una teoría del campo cuántico, en el que el campo electromagnético cuantizado en cada punto en el espacio. La teoría del campo cuántico de los electrones y los campos electromagnéticos que se conoce como la electrodinámica cuántica.

En la electrodinámica cuántica (o QED), el campo electromagnético tiene una el estado del suelo, la QED vacío, que se puede mezclar con la emocionada los estados estacionarios del átomo. Como resultado de esta interacción, la "estado estacionario" del átomo ya no es un verdadero eigenstate de la sistema combinado de los atom plus campo electromagnético. En particular, la transición de electrones desde el estado excitado a la electrónica el estado del suelo se mezcla con la transición del campo electromagnético desde el estado fundamental a un estado excitado, un campo de estado con una fotón en ella. La emisión espontánea en el espacio libre, depende de vacío las fluctuaciones a empezar.

• Si lo hacen caer de nuevo, ¿cuánto tiempo se tarda hasta que hacer?

La probabilidad de que la transición no ha sucedido en el tiempo $t$ $1-p$ donde $p$ es la probabilidad de que esto ha sucedido. Para calcular la probabilidad de transición por unidad de tiempo, usted puede utilizar los coeficientes de Einstein.

Answer 4

Clásica de la teoría electromagnética no podría explicar las líneas espectrales visto en los espectros de luz. Se prevé que un electrón atrapado alrededor de un protón sería irradian continuamente (debido a la aceleración radial) y la caída en el protón mediante la emisión de un espectro continuo de la luz. No estables de átomos de hidrógeno que existen.

Aquí está el átomo de hidrógeno:

El fijo órbitas explica los espectros observados, la serie de Balmer y Lyman serie y este fue uno de los principales pilares para la invención de la mecánica cuántica.

copiado

Observe que las líneas tienen un ancho de

Si en el momento de brillar de un fotón en un átomo, por ejemplo, y esto excita a un electrón a un nivel de energía más alto,

Tomemos el átomo de hidrógeno como un ejemplo.

Sí, el átomo se entusiasma si el fotón tiene la frecuencia y la energía de la diferencia en los niveles de energía

hacer el electrón(s) siguen subiendo más luz que brilla, y es que hay un límite de energía, si es así ¿por qué?

No es una cuestión de cantidad, sino de la adecuada diferencias de energía

Mira los niveles de energía . Para un fotón para golpear a un electrón y ionizar el átomo tiene que tener una frecuencia de h*nu=13.6 eV. Para el tránsito a un nivel intermedio, el fotón tiene que tener la diferencia de energías, de lo contrario simplemente se dispersa fuera del campo del átomo y lo deja intacto.

Si usted le da un fotón los pasos correctos en la energía , entonces el electrón puede dar un paso hasta la ionización. De nuevo, es la energía o el fotón que tiene que coincidir con el nivel de energía de las diferencias.

Si usted tiene un gas de hidrógeno, y una fuente con los adecuados niveles de energía para excitar el átomo, más fotones, la más estados excitados. En General las frecuencias ony por casualidad el ajuste correcto de la diferencia.

En segundo lugar, si usted, a continuación, detener la luz brillante, ¿por qué los electrones caen de nuevo a un nivel inferior?

Hay un calculable mecánica cuántica probabilidad de que los electrones caer a un vacío de nivel inferior, porque es una ley de la naturaleza, la mecánica cuántica y clásica, que todo va para el más bajo permitido que el nivel de energía donde la estabilidad existe.

Se que en todo? Y ¿por qué? parece arbitrario que se va a menos que actuó por algo más.

El electrón puede cascada hacia abajo en los niveles de liberación de fotones con la frecuencia adecuada de energía, o ir un paso al más bajo nivel de energía. Todos estos son calculables probabilidades en la mecánica cuántica marco. Su "actuó por algo más" se traduce en decir que la Schrödinger soluciones no son suficientes para dar anchos para la predicción de las líneas, lo cual es cierto, una de las necesidades de la electrodinámica cuántica.

Un solo átomo en el espacio, si en un estado excitado tiene una probabilidad calculable a caer a la tierra del estado ,que es modelada mediante interacciones con el QED vacío.

Si lo hacen caer de nuevo, ¿cuánto tiempo se tarda hasta que hacer?

Al estudiar más adelante se ve que esto está relacionado con el ancho de la línea, que no es una estricta línea de energía, pero tiene un Δ(E) de nuevo calculable. Estos cálculos necesidad de la teoría cuántica de campos , no el simple modelo de Schrödinger, como valerio92 cita en su respuesta. El principio de incertidumbre de Heisenberg , a continuación, los lazos de los tiempos de caída con esta energía de ancho.

Answer 5

En este artículo se puede encontrar la razón de la emisión espontánea.

La excitación de un electrón depende, por supuesto, la frecuencia de los fotones que brillan en el átomo. En la práctica, estos fotones son paquetes de onda. Si suponemos que el exterior de electrones se excitan los fotones deben tener energías que son iguales a la diferencia (que son muchos) de los niveles de energía del electrón. Si tomamos una frecuencia (o mejor dicho, de un paquete de ondas en torno a un valor medio de la frecuencia), asociados con la diferencia de energía entre el primer nivel de energía del electrón y la segunda (abajo que la energía del fotón no puede excitar a los electrones), la más fotones que brillan en el átomo, mayor es el estado de energía de los electrones (que tiene que brillar ellos, por supuesto, a un ritmo más rápido que la velocidad a la que caen a los niveles bajos de energía). Así que por el resplandor de una gran cantidad de fotones con la justa cantidad de energía, el electrón finalmente será derribado el átomo (la difusión de las energías vuelve menos cuanto mayor sea la energía de los estados).