Me gustaría aclarar mi comprensión de los orbitales de electrones anisotrópicos en el átomo de hidrógeno: me siento incómodo por el mero hecho de la asimetría (anisotropía) existente. Claramente, muchos orbitales (orbitales "d") apuntan en una dirección específica (a menudo llamado eje "z"). Permítanme por el momento hacer una suposición filosófica, que uno puede pensar o funcionar como si fuera un objeto real. ¿Cuál es la interpretación correcta? :
Uno debería pensar en un átomo "d-excitado" (volando ahora en algún lugar de mi habitación) como apuntando verdaderamente a una dirección específica: ese átomo apunta a la ventana, este a las puertas, el otro a la esquina superior de la habitación. La justificación puede ser que el proceso de formación de un átomo "d-excitado" es siempre asimétrico (anisotrópico) (¿lo es?) y el átomo hereda la asimetría.
¡ La ecuación de Schrödinger (y su forma especial independiente del tiempo) es lineal ! Por lo tanto, puedo hacer una suma del mismo orbital d en todas las direcciones espaciales, obteniendo así una simetría esférica:
¿Me estoy perdiendo algo en este argumento? Dicho estado es independiente del tiempo (¿no es así?) y tiene una energía bien definida (la del orbital "d"). Debo admitir que ahora no estoy seguro acerca de la predicción relativa a la proyección en un eje dado (bueno, para un estado completamente simétrico tiene que ser ).
Así que permítanme repetir la pregunta: ¿cómo debo pensar o átomos de hidrógeno "reales" excitados a un ¿estado? ¿Simétrico o asimétrico o "depende"?
La interpretación correcta es la primera. Un átomo de hidrógeno en estado puro Estado, como, digamos, el , estado, realmente apunta en una dirección específica (es decir, el eje de cuantificación).
No hay nada malo con la anisotropía, y particularmente, no hay nada malo con la existencia de objetos anisotrópicos. No todo en la vida es una esfera: si quieres un objeto anisotrópico, toma el bolígrafo más cercano.
Lo que tienes , con el átomo de hidrógeno, es un ejemplo de dinámica isotrópica . Esto no excluye la existencia de soluciones anisotrópicas de esas dinámicas: lo que hace es requerir que, para cada solución anisotrópica que apunta en dirección y cada dirección arbitraria , debe existir una solución equivalente que apunta en dirección . Para el caso específico de hidrógeno estados, esto requiere la existencia de afirma que apuntan en cualquier dirección arbitraria, lo que por supuesto es cierto.
En términos del mundo real, decir que tienes "una muestra de átomos de hidrógeno en estados" no es realmente suficiente información. En el caso típico, los habrá excitado a este estado usando radiación láser, usando polarización lineal para subir desde el estado a la estado y de ahí al estado. En este caso, tendrás una muestra de átomos de hidrógeno, todos apuntando en la misma dirección; esto, por supuesto, está bien con el requisito de isotropía porque el estado inicial era isotrópico pero la radiación excitante no lo era.
En algunos otros casos, sin embargo, puedes pensar en tener un montón de átomos de hidrógeno en estados que apuntan en un montón de direcciones diferentes. Este es un experimento un poco más artificial, pero podría lograrlo, por ejemplo, con múltiples láseres con diferentes polarizaciones. En este caso, sin embargo, no utiliza una superposición lineal para describir el experimento; en su lugar, usa algo llamado estado mixto . Entre otras cosas, esto se debe a que una superposición incluso lineal de estados que apuntan en todas direcciones en realidad te da una función de onda que es idénticamente cero; es un cálculo interesante, deberías intentarlo.
F. Jatpil
Emilio Pisanty
F. Jatpil
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Emilio Pisanty
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