當(dāng)前位置:首頁>科技>從微擾到量子漲落:揭秘電子躍遷背后的奧秘
發(fā)布時(shí)間:2025-10-27閱讀(3)
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那么,電子躍遷是怎么發(fā)生的呢?根據(jù)能量守恒原理,粒子的外層電子從低能級轉(zhuǎn)移到高能級的過程中會吸收能量;從高能級轉(zhuǎn)移到低能級則會釋放能量。那么問題來了:既然電子得到了更多的能量,并且存在于更高的軌道上,為什么它不能一直保持在那里呢?為什么它還要再次釋放掉多余的能量,并且回到低能級軌道呢? 舉個(gè)例子,如果我們用一束光照射一個(gè)氫原子,那么這束光就相當(dāng)于一個(gè)微擾。它會使得氫原子中的電子受到一個(gè)周期性的電場力作用,從而改變它在不同軌道上運(yùn)動的概率。如果這束光的頻率剛好等于兩個(gè)軌道之間能量差所對應(yīng)的頻率,那么就有很大可能性觸發(fā)電子吸收一個(gè)光子,從低能級跳到高能級,這就是受激吸收。反之,如果電子本來就在高能級上,并且遇到了一個(gè)與其能量差相同頻率的光波,那么它也有很大可能性釋放出一個(gè)光子,并且回到低能級上,這就是受激輻射。
但是,并不是所有情況下都需要外界微擾才能引起電子躍遷。有時(shí)候,即使沒有任何外界影響,電子也會自發(fā)地從高能級回到低能級,并且釋放出一個(gè)光子,這就是自發(fā)輻射。自發(fā)輻射是一種不可逆的過程,它使得原子系統(tǒng)向低能態(tài)方向演化。 真空場并不是完全平靜的,而是存在著無窮多個(gè)模式,每個(gè)模式都有一個(gè)最小能量,稱為零點(diǎn)能。這些模式會隨機(jī)地波動,導(dǎo)致電磁場在空間和時(shí)間上有微小的變化。當(dāng)一個(gè)原子處于激發(fā)態(tài)時(shí),它會感受到真空場的波動,并以一定的概率躍遷到基態(tài),同時(shí)放出一光子。這就是自發(fā)輻射的本質(zhì)。
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