作者wohtp (会喵喵叫的大叔)
看板Physics
标题Re: [问题] 电磁波
时间Fri Jun 7 00:35:52 2013
: 推 umdm:我学的量力 教授认为的观点 根本没有自发辐射 自发辐射就是 06/05 02:28
: → umdm:受到背景辐射(微扰)才诱发辐射 但因为没有人为外加辐射源 06/05 02:30
: → umdm:所以才被认为不是诱发 称为自发辐射 但背景辐射一定存在 06/05 02:31
: → umdm:所以根本不是自发 而是受到背景诱发 06/05 02:31
後来想想,这位教授告诉你的并不只是跟我们造的模型不合而已,实际上
是可以用实验推翻的。
例如说氢原子的 2p --> 1s 好了。假如这个真的是靠背景电磁场诱发的,
那 transition rate 一定跟背景电磁场的大小成正相关。所以说 2p 能活
多久,跟你 shielding 做多好有关系。事实上显然不是这样。
更严重的是,这样诱发的跃迁是双向对称的。如果观察到 2p 的平均寿命
是 T,之後会掉回 1s,那 1s 平均过了时间 T 之後应该也会跳回 2p!当
然实验室里面也看不到这回事。
: → skking:喜欢不喜欢真空量子扰动的解释和是否能证明或推翻是两件事 06/05 22:28
: → skking:如果真空的量子扰动会影响自发辐射,只要改变真空就可证明 06/05 22:29
: → skking:查查关键字Casimir效应或cavity QED应该很有趣 06/05 22:32
: → wohtp:你cavity放下去的时候把电磁场的自由度也一起改变了啊 06/05 22:48
: → skking:有道理!但是如果两者不可分辨,从操作型定义来看应该一样 06/06 19:17
: → skking:如果两者有别,应该设计一个实验来观察自发辐射是否有差异 06/06 19:19
就算你把电磁场简谐振子的 Hamiltonian 变成
H = E_0 ( a^{+} a + f(E_0) ) (f 是 E_0 的任意函数)
然後用一样的方法跟氢原子耦合在一起,都完全不会改变任何物理。
而且,什麽 vacuum fluctuation 本来都是完全不会跑进任何计算结果里
面,看不到摸不着的东西。Casimir effect 和 cavity 之类实验里面我们
看到的都是把一个真空变成另一个真空的时候会才发生的事。
换个方向看,古典物理应该是量子力学取极限。如果古典电动力学(以及实验)
告诉你电子受加速度就会放出电磁波,而量子力学却完全没有这东西,那有问题
的肯定是需要背景电磁场诱发才会释放光子的量子模型。
教到氢原子的时候,老师写在黑板上的第一个东西一定是:
H = p^2 / 2m - K / |r|
然後我们就跟着理所当然的量子化,算特徵态...
你有没有想过,在量子化之前,这个系统也有稳定的椭圆轨道?
拿一个有稳定轨道的古典系统去量子化,拿到有稳定特徵态的量子系统,好像也
是理所当然的的嘛?
根据古典电磁学,一颗到处乱窜的电子感受到的,可不止是 1/r 静电位能而已。
这样造出来的氢原子模型激发态不会自动往下掉,其实是因为我们一开始就根本
不准电子发出电磁波!
不过量子力学保证 1s 的稳定倒不是骗人的。
不管古典或量子,加进辐射项的效果都是把能量从系统慢慢移走。但是古典椭圆
轨道的总能量没有下限,所以电子最後才可以掉进原子核理面。考虑量子力学,
在激发态的电子也会一直往下掉,但是掉到 1s 就已经到底了。
只是好像很少有老师会把这个讲清楚。我自己的老师也没讲。
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◆ From: 123.110.216.243
1F:→ caseypie:我觉得他说的背景辐射似乎比较像是电磁场量子化後的微扰 06/07 05:58
2F:→ caseypie:啊,你前一篇推文提到过了,不过你说你不喜欢这种概念 06/07 05:59
3F:推 yw1002:一样都是带1 e+,质子和电子相对运动的距离有个极限,但是 06/07 06:41
4F:→ yw1002:正子却会互相annihilate 06/07 06:41
6F:推 yw1002:Schrodinger原来的non-relativistic对氢原子处理方式有瑕疵 06/07 15:20
7F:→ yw1002:是来自於Hamiltonian本身时空的不对称--动量跟座标互为 06/07 15:21
8F:→ yw1002:conjugate 06/07 15:21
10F:→ yw1002:关於把lagrangian经由legendre transform为hamiltonian 06/07 15:23
11F:→ yw1002:的意义要到path integral formulation才清楚 06/07 15:23
12F:→ yw1002:不过Feynman用path integral method对氢原子似乎很复杂 06/07 15:24