¿Qué es el salto cuántico de un electrón?

¿Alguien puede definir el salto cuántico 9 cantidades de salto de un electrón? Sé que es una pregunta tonta, pero ¿alguien puede explicarme en detalle? Estoy aprendiendo sobre la estructura del átomo y quiero ayuda. Alguien puede ayudar.

Respuestas (2)

El salto cuántico de electrones es lo mismo que una transición de electrones atómicos.

https://en.wikipedia.org/wiki/Atomic_electron_transition

Al principio, el electrón tiene una energía y se encuentra en algún nivel que puede estar representado por alguna "distancia típica" del núcleo.

Al final, tiene otro valor de la energía, por lo que una "distancia típica desde el núcleo" diferente.

La mecánica cuántica, la teoría de los átomos, etc., implica que no se permiten todos los valores de energía, sino solo algunos valores particulares. Esta es la razón por la que el electrón no puede caminar o arrastrarse lentamente de una energía (o de una órbita) a otra. Tiene que "saltar", es decir, omitir todos los valores intermedios. Cambia directamente de un nivel de energía a otro, es decir, absorbiendo un fotón para obedecer la ley de conservación de la energía.

Los saltos de energía están detrás de la emisión y absorción de luz por parte de los átomos.

Para aprender todo sobre los saltos y por qué los niveles de energía son discretos, etc., uno necesita aprender mecánica cuántica.

Si no fueras Luboš Motl, diría que esta respuesta es incorrecta, pero al menos diré que no entiendo lo que quieres decir con eso. La evolución unitaria es continua, y eso incluye transiciones de nivel de energía. El "salto cuántico" es un concepto del modelo de Bohr, pre-QM, y ha quedado obsoleto desde la década de 1920. No existe una regla en QM que una partícula no pueda estar en una superposición de estados propios de diferentes energías, y los estados excitados no son estados propios de energía de todos modos una vez que permite la posibilidad de emitir un fotón.
Estimado @benrg, asegúrese de que el término "salto cuántico" se use incluso en la nueva mecánica cuántica completa, consulte el primer párrafo en en.wikipedia.org/wiki/Atomic_electron_transition , no solo en la teoría de Bohr. Con respecto a la teoría de Bohr, era un modelo de juguete para la mecánica cuántica y se suponía que algunas cosas eran análogas a lo que son en la teoría QM completa, pero nunca funcionó del todo. ... De lo contrario, en QM, la evolución unitaria es matemáticamente continua, pero los observables reales, como la energía, a menudo evolucionan de forma discontinua. Tienen que ser porque los niveles entre los discretos no existen.
Una partícula generalmente está en una superposición de estados propios de un operador dado, también en una superposición general de estados propios de energía, pero eso no significa que la energía esté en el medio. Significa que la energía es un valor propio u otro. ... Correcto, si un estado finalmente emite un fotón, no es un estado estacionario, un estado propio de energía. Pero la desviación de ser un estado de energía (la parte imaginaria de la energía del modo cuasinormal) a menudo puede ser extremadamente pequeña e insignificante en relación con la parte real,...
por lo que es sumamente importante saber resolver el problema aproximado donde el estado excitado es exactamente estacionario (un estado propio de energía) y poder sumar la interacción con el campo electromagnético (permitiendo la emisión) como una pequeña perturbación.
No veo cómo se puede decir que la energía de los electrones evoluciona de forma discontinua. ¿A qué hora cambia repentinamente? El valor esperado evoluciona continuamente. También podría decir que una trompeta natural solo puede ocupar estados armónicos discretos y "clásicamente salta" entre ellos. Esa podría ser una aproximación útil para algunos propósitos, pero no es lo que sucede físicamente. Es un sistema continuo que tiene una descomposición aproximada en armónicos discretos.
@benrg La existencia de saltos cuánticos es un hecho experimental. Esta revisión estándar sobre el tema tiene una explicación más detallada y una lista de referencias. La existencia de saltos discontinuos está íntimamente relacionada con el proceso de medición discontinuo, por lo que tu intuición sobre la evolución unitaria continua no es del todo adecuada.
@Mark Mitchison, si Luboš estaba hablando sobre el colapso de la función de onda, eso podría explicar nuestro desacuerdo, pero estoy bastante seguro de que estaba hablando sobre la evolución unitaria, y sé que lo estaba.
Estimado @benrg, la función de onda evoluciona continuamente (y unitariamente) pero la energía, o cualquier otro observable, no es una función o un funcional de la función de onda. En cambio, las distribuciones de probabilidad para los diferentes valores de energía, o cualquier otro observable, pueden calcularse a partir de la función de onda. Uno puede obtener estas probabilidades, pero siguen siendo probabilidades de valores permitidos, es decir, valores propios, y son discretos sin nada en el medio. Entonces, la función de onda puede cambiar gradualmente de (0,1) a (1,0) para los dos estados más bajos, pero eso no significa que...
la energía está cambiando continuamente. Significa que hay una probabilidad creciente de que la energía salte discontinuamente. Si ha saltado solo puede revelarse mediante una medición y la mecánica cuántica predice la probabilidad de que la energía salte. Pero la mecánica cuántica también predice o implica, y los experimentos lo confirman, que la energía nunca se encuentra en ningún punto intermedio.
@LubošMotl, si reemplaza los dos niveles de energía con giro hacia arriba y hacia abajo, podría presentar el mismo argumento: no hay valores intermedios de giro a lo largo del eje z, por lo que el giro no cambia continuamente de + z a - z, simplemente hay una probabilidad creciente de que salte repentinamente de +z a -z. En este caso, el argumento es obviamente tonto porque todos los estados intermedios son puntos en la esfera de Bloch que representan espines intermedios. Con los dos niveles de energía hay menos simetría, pero sigue siendo una rotación en un espacio de Hilbert, y podría elegir una base diferente.
No, no es tonto. De hecho, las situaciones son absolutamente análogas, como cualquier otra situación en QM. No hay un valor intermedio de j z entre − ℏ / 2 y + ℏ / 2 . Hay estados puros donde el espín está fuertemente polarizado con respecto a otro eje diferente de + z o − z pero estos estados no tienen un bien definido j z , no son estados propios. Si preguntas cuál es su j z , es cualquiera + 1 / 2 o − 1 / 2 con algunas probabilidades pero nada en el medio.
Mi punto era que cada punto en la esfera de Bloch es equivalente a cualquier otro bajo simetría rotacional. Todos ellos son estados propios de espín en alguna dirección. Si elige medir a lo largo del eje z, obtiene ±½, pero ¿por qué tomó esa decisión? Asimismo, ¿por qué no elegir una base correspondiente a un estado intermedio de la transición del nivel de energía? Mi descripción de este proceso es independiente de la base; el tuyo no lo es.
Sí, todos los ejes son físicamente igualmente buenos por la simetría rotacional. La elección de la z en tantos casos es una pura convención. Los posibles valores de j z son ± 1 / 2 y nada en el medio. Exactamente debido a la simetría rotacional, la misma afirmación vale para la proyección j a con respecto a cualquier otro eje a . Nunca hay ningún valor permitido en el medio. Todos mis enunciados son independientes de la base - pueden describirse en cualquier base - pero, por supuesto, a veces hablo de vectores que forman una base bastante natural por sí mismos; las pretensiones todavía pueden decirse en otras bases.
De lo contrario, acepto que sus declaraciones son independientes de la base. También son igualmente erróneos en todas las bases (y en todas las aplicaciones y para observables con un espectro discreto en física). Me recuerda a la definición de Zwicky de bastardos esféricos que son bastardos independientemente de la dirección desde la que se les mire.
@benrg Pensé que la discusión era sobre si la energía cambia continuamente, no la función de onda. En mi opinión, tan pronto como pregunta cómo cambia una cantidad observable, implícitamente está haciendo una pregunta sobre la medición. ¿De qué otra manera se podría hablar de observables? La pregunta sobre cómo evoluciona la energía de un sistema atómico individual solo puede responderse midiendo continuamente el átomo en su base propia de energía (aproximadamente), en cuyo caso se ven los saltos cuánticos. Uno podría elegir cualquier otra base, pero entonces uno no aprende sobre la energía, sino sobre otros observables.

(añadir mi comentario como respuesta)

Todo depende de la relación de incertidumbre tiempo-energía.

( Δ t ) ( Δ mi ) ≥ ℏ / 2

(ver por ejemplo aquí y aquí ).

Clásicamente, una partícula puede acceder solo a estados del sistema (energía) que son compatibles con su energía (actual) . En realidad, esto sigue siendo cierto en la mecánica cuántica , la diferencia es la incertidumbre tiempo-energía que proporciona un giro si lo desea.

Una partícula puede pasar a otro estado (de energía) mediante un cambio de su energía. Debido a la relación de incertidumbre, dado un (pequeño) marco de tiempo, se le puede dar algo de energía a la partícula, por lo que el salto a otro estado (que era clásicamente improbable ) ahora es posible y puede suceder. Por supuesto, esto funciona en ambos sentidos.

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