¿Puede el electrón existir como una onda estacionaria a pesar de la superposición sucesiva?

Con el desarrollo de la mecánica cuántica, se descubrió que los electrones que orbitan alrededor de un núcleo no podían describirse completamente como partículas, sino que debían explicarse mediante la dualidad onda-partícula. En este sentido, los electrones no orbitan alrededor del núcleo en el sentido de un planeta que orbita alrededor del sol, sino que existen como ondas estacionarias. Por lo tanto, la energía más baja posible que puede tomar un electrón es análoga a la frecuencia fundamental de una onda en una cuerda. Los estados de mayor energía son entonces similares a los armónicos de la frecuencia fundamental.

Tengo una pregunta aquí, si los electrones existen como ondas estacionarias (ondas de materia), ¿pueden superponerse a ondas no mecánicas como las ondas electromagnéticas? Mi libro dice que la longitud de onda de un electrón con masa 9.11 ⋅ 10 − 31 k gramo y moviéndose con la velocidad de 10 6 metro / s tiene una longitud de onda de aproximadamente 7.28 ⋅ 10 − 10 metro . Se dice que la longitud de onda asociada con el electrón en movimiento es del mismo orden de magnitud que la de X -rayos, que se pueden medir fácilmente. Si asumimos que el electrón se superpone con la radiación electromagnética, pensé que por superposición, el electrón perdería su existencia como onda estacionaria (no obtuve ninguna fuente que respalde este punto de vista, si es incorrecto, explique).

En realidad, los átomos son incidentes por la radiación electromagnética en cada instante, si asumimos que los electrones se superponen a la onda electromagnética, el electrón no puede existir como onda estacionaria, pero según el modelo de Schrödinger, se dice que el electrón existe como onda estacionaria. No sé si me he equivocado en algún lugar o es que el electrón no puede existir como onda estacionaria. si alguno es el caso por favor explique.

onda estacionaria
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Respuestas (1)

Varios conceptos están enredados en su pregunta.

Los electrones en sus orbitales son una solución estable a un problema de potencial, el potencial proporcionado por las cargas en el problema. Los orbitales describen la probabilidad de encontrar el electrón en una posición (x,y,z) alrededor del núcleo.

¿Cómo se puede ver el orbital del electrón? En este enlace puedes ver que no es un asunto sencillo, pero se ha hecho, al perturbar el electrón con fotones y obtener estadísticamente la ubicación original.

Una vez que uno ha visto/medido la ubicación del electrón, la solución del potencial ya no es válida para este electrón libre. La probabilidad de encontrarlo puede describirse mediante una onda plana viajera, hasta que es atrapada por otro potencial y se irradia hacia un estado fundamental o un nivel de energía que estaba vacío en un átomo ionizado.

En realidad, los átomos son incidentes por la radiación electromagnética en cada instante, si asumimos que los electrones se superponen a la onda electromagnética, el electrón no puede existir como onda estacionaria, pero según el modelo de Schrödinger, se dice que el electrón existe como onda estacionaria.

Un fotón que golpea un electrón enlazado (probabilidad de onda estacionaria) puede expulsarlo del átomo. Un fotón de energía adecuada puede elevarlo a un nivel de energía más alto, el fotón desaparece y el electrón vuelve al estado fundamental al emitir esa línea espectral especial. Es cierto que los átomos, y esto significa la nube de electrones alrededor del núcleo, están continuamente golpeados e interactuando con los fotones, pero la gran mayoría de los fotones no tienen suficiente energía ni siquiera para ionizar los átomos , y mucho menos liberar el electrón.

Los fotones en nuestro entorno están limitados en energía a primer orden por la radiación del cuerpo negro de la tierra y por el espectro del sol que suministra la energía a la superficie de la tierra. La cola alta del sol, que puede ionizar átomos y, por lo tanto, es peligrosa, está mayormente cortada por la atmósfera, nuestros refugios y ropa.

Entonces, los únicos dos resultados en los átomos de la "superposición" que imaginas son el cambio del nivel de energía y la desaparición del fotón, o la ionización del átomo y el cambio en la energía del fotón. Esto último destruye la función de probabilidad de onda estacionaria del electrón a una onda plana.

Un electrón libre golpeado por un fotón puede dispersarse elástica o inelásticamente , pero un electrón libre ya no se describe como una onda estacionaria de probabilidad, sino como una onda plana que se propaga (nuevamente, una onda de probabilidad), que también es una solución de la ecuación de Schrödinger. en ausencia de un potencial.

¿Puede el electrón existir como una onda estacionaria a pesar de la superposición sucesiva?
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