¿Cuál es el significado físico de excitar una transición de un solo electrón en un sistema de muchos electrones?

Digamos que tengo un gas de átomos de Li en el 1 s 2 2 s 1 configuración del estado fundamental y quiero excitar el 2 s 3 s transición del electrón más externo con un pulso láser en resonancia. (Esa es la energía fotónica media que es igual a la diferencia de energía de los dos niveles).

Hay algunas cosas que no entiendo sobre esta situación básica, y me encantaría que alguien pudiera explicarme eso.

  • La función de onda de este sistema interactivo es

    Ψ = Ψ ( r 1 , σ 1 , r 2 , σ 2 , r 3 , σ 3 ) Ψ 100 ( r 1 , σ 1 ) Ψ 100 ( r 2 , σ 2 ) Ψ 200 ( r 3 , σ 3 )
    es decir, no es separable en productos de funciones de onda que contengan el giro y las coordenadas espaciales de los electrones individuales. Debido a que esta configuración parece no tener ningún significado físico o de ningún tipo para mí, porque parece asumir esta separabilidad. ¿Cuál es el punto de usarlo entonces?

  • ¿Qué significa excitar el electrón más externo? Solo hay un sistema entrelazado de 3 electrones en el que todos ellos son indistinguibles, por lo que me parece que no tiene sentido hablar de electrones "internos" o "externos" o sus transiciones. Lo único significativo es hablar sobre el sistema de 3 electrones como un todo y sobre las excitaciones de todo este sistema. ¿Por qué se usa entonces este lenguaje de "excitar el electrón 2s al estado 3s"? ¿Cuál es el significado de eso?

  • Si el uso del lenguaje "excitar el electrón 2s más externo al estado 3s" es correcto, ¿qué medida física puedo usar para decir que ha ocurrido esta excitación? Tal vez de alguna manera podría medir las energías de cada uno de los electrones antes y después de las excitaciones y luego encontraría que dos valores de energía de los 3 son los mismos antes y después del pulso láser, pero una energía que obtengo ha aumentado por el energía fotónica. Pero este método no parece ayudar mucho, primero porque en un sistema entrelazado las partículas individuales están en estados mixtos y su medición de energía produce una mezcla estadística de valores (así que en el mejor de los casos todo lo que podría decir es que la media de uno de los las distribuciones ha aumentado), y segundo, porque no puedo etiquetar los electrones y asociarles las distribuciones de valores de energía (porque son indistinguibles), así que nuevamente no puedo decir que había un electrón más externo en un cierto estado y ahora está en otro estado. Todo lo que puedo decir es que las mediciones de energía en electrones individuales arrojaron previamente una distribución de valores que era la suma de tres distribuciones de probabilidad con ciertos medios (por ejemplo, mi ¯ 1 = mi ¯ 2 < mi ¯ 3 ) y desviaciones y ahora es la suma de otras 3 distribuciones de las cuales una puede tener una media más alta que antes. [P.ej mi ¯ 1 = mi ¯ 2 < mi ¯ 3 ( > mi ¯ 3 ) ] Pero nada dice que la distribución con la media más alta proviene del electrón que dio la media más alta antes.

En resumen, por favor ayúdame a aclarar lo siguiente. Teniendo en cuenta lo que he dicho anteriormente,

  • ¿Cuál es el significado físico de la configuración electrónica de un sistema de N-electrones?

  • ¿Cuál es el significado de excitar el electrón más externo de un estado al otro?

  • ¿Qué medida me dice que el electrón más externo ha sido excitado? (En realidad, incluso mejor, si alguien puede decirme cómo medir si el electrón más externo está en un estado mixto o en un estado de superposición pura, la superposición se forma a partir de los estados propios del operador de energía de 1 electrón. El operador que corresponde a observando la energía de 1 electrón.)

Esto se hizo un poco largo, si algo no está claro, indíquelo e intentaré aclararlo. Gracias de antemano.

¿Cómo sabe que su sistema está inicialmente en el 1 s 2 2 s 1 ¿estado?
Digamos que es un gas en 0   k .

Respuestas (1)

El concepto de una configuración electrónica es una aproximación que descuida la repulsión electrón-electrón individual en favor de una repulsión "promedio" de todos los electrones, eludiendo así claramente el problema de la separabilidad. Usamos esta aproximación porque muy a menudo es bastante precisa para describir las transiciones atómicas. Como tal, cuando decimos que "excitamos el electrón más externo" en un átomo multielectrónico, lo que queremos decir es que observamos una absorción o emisión de energía que corresponde ala excitación del electrón más externo en el modelo orbital. Lo que medimos sobre estos sistemas no son los movimientos de los electrones individuales, sino las energías propias del sistema como un todo (y lo hacemos midiendo las transiciones entre estados propios de energía). Dado que estas energías coinciden tan bien con las energías predichas por el modelo orbital, nos referimos a ellas con sus designaciones de modelo orbital.