Rozdělení energetické úrovně - Energy level splitting
![]() | tento článek potřebuje další citace pro ověření.Prosince 2009) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony) ( |
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/56/Breit-rabi-Zeeman.png/496px-Breit-rabi-Zeeman.png)
v kvantová fyzika, rozdělení energetické úrovně nebo k rozpadu energetické úrovně kvantového systému dojde, když narušení změní systém. The rozrušení změní odpovídající Hamiltonian a výsledkem je změna v vlastní čísla; několik odlišných energetické hladiny se objeví na místě bývalého zdegenerovaného (multi-Stát ) úroveň. K tomu může dojít z důvodu externího pole, kvantové tunelování mezi státy nebo jinými efekty. Termín se nejčastěji používá v odkazu na elektronová konfigurace v atomy nebo molekuly.
Nejjednodušší případ rozdělení úrovní je a kvantový systém se dvěma stavy jehož nerušený Hamiltonian je a úhlopříčka operátor: Ĥ0 = E0 Já, kde Já je 2 × 2 matice identity. Vlastní čísla a vlastní hodnoty (energetické hladiny) a rozrušený Hamiltonian
bude:
- |0⟩: E0 + ε úroveň a
- |1⟩: E0 − ε úroveň,
takže to zdegenerovalo E0 vlastní číslo se kdykoli rozdělí na dvě části ε ≠ 0. Pokud však rozrušený Hamiltonián pro to není diagonální kvantové stavy základ {|0⟩, |1⟩} , pak jsou Hamiltonianovy vlastní stavy lineární kombinace těchto dvou států.
Pro fyzickou implementaci, jako je a účtováno spin-½ částice ve vnějším magnetickém poli, z- osa souřadného systému musí být kolineární s magnetické pole získat Hamiltonian ve výše uvedené formě ( σ3 Pauliho matice odpovídá z-osa). Tyto základní stavy, označované jako roztočit -nahoru a spin-down, jsou tedy vlastní vektory narušeného hamiltoniánu, takže toto rozdělení úrovní je snadné demonstrovat matematicky i intuitivně.
Ale v případech, kdy je volba státu základna ne určeno souřadným systémem a rozrušený Hamiltonian je ne diagonálně, může se rozdělení úrovní jevit jako protiintuitivní, jako v příkladech z chemie níže.
Příklady
- The Zeemanův efekt - rozdělení elektronických hladin v atomu z důvodu vnějšího magnetické pole.
- The Stark efekt - rozdělení kvůli externímu elektrické pole.
- The Jahn – Tellerův efekt - rozdělení elektronických hladin v molekule, protože narušení symetrie snižuje energii, když jsou degenerované orbitaly částečně naplněny.
- Rezonance (chemie) vede k vytvoření delokalizovaný elektron státy. (Feynman 1965, kapitola 10, § 4 )
- Inverze dusíku vede k rozdělení úrovně amoniak (Feynman 1965, kapitola 8, § 6 ), který se používá v amoniaku maser. (Feynman 1965, kapitola 9 )
Reference
Feynman, Richard P.; Robert Leighton; Matthew Sands (1965). Feynmanovy přednášky z fyziky. Svazek III. Massachusetts, USA: Addison-Wesley. ISBN 0-201-02118-8.CS1 maint: ref = harv (odkaz)