禁戒跃迁英文解释翻译、禁戒跃迁的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【化】 forbidden transition
分词翻译:
禁的英语翻译:
ban; bear; imprison; prohibit; restain oneself; stand; taboo
戒的英语翻译:
abstain from; give up; guard against; ring; warn
跃迁的英语翻译:
transition
【化】 transition
专业解析
禁戒跃迁(Forbidden Transition)是量子力学和原子物理学中的一个重要概念,指在理论上因受特定选择定则(Selection Rules)限制而不允许发生或发生概率极低的量子态间跃迁过程。与之相对的是允许跃迁(Allowed Transition)。
术语解析(汉英对照)
- 禁戒 (Forbidden): 指被规则、定律所禁止或严格限制。在跃迁语境中,表示该过程违背了量子力学中的选择定则。
- 跃迁 (Transition): 指量子系统(如原子、分子、原子核)从一个能量状态(量子态)变化到另一个能量状态的过程,通常伴随光子的吸收或发射。
物理机制与选择定则
量子力学通过选择定则(基于角动量守恒、宇称守恒等基本原理)来判定特定跃迁是否允许。最常见的定则是电偶极跃迁选择定则(Electric Dipole Selection Rules),它要求:
- 角动量变化: $Delta L = pm 1$ (总角动量量子数)
- 磁量子数变化: $Delta M_L = 0, pm 1$
- 宇称变化: 初态和末态的宇称必须相反(奇变偶或偶变奇)。
- 自旋变化: $Delta S = 0$ (总自旋量子数,对单重态-三重态间跃迁有重要限制)。
禁戒跃迁的发生:
- 高阶过程: 虽然电偶极跃迁被禁止,但系统可以通过更高阶的相互作用实现跃迁,如:
- 磁偶极跃迁 (Magnetic Dipole Transition): 概率比电偶极跃迁低约 $10^{-5}$ 倍。
- 电四极跃迁 (Electric Quadrupole Transition): 概率比电偶极跃迁低约 $10^{-8}$ 倍。
- 对称性破缺: 在某些特殊环境(如强磁场、存在其他粒子扰动)下,严格的对称性被破坏,可能使原本禁戒的跃迁概率增大。
- 振动耦合: 在分子中,电子跃迁与振动模式的耦合可能导致违反$Delta S=0$定则的“系间窜越”(Intersystem Crossing, ISC)。
实际意义与应用
- 长寿命态: 禁戒跃迁对应的上能级(如原子的亚稳态)寿命较长,因为向基态跃迁的概率很低。这对激光器(如氦氖激光)、荧光材料、磷光材料至关重要。
- 天体物理诊断: 宇宙空间中物质密度低,禁戒跃迁(如某些原子或离子的禁戒线)得以发生并被观测到,成为诊断星际介质、日冕等离子体物理条件(密度、温度)的重要工具。
- 光谱学: 禁戒线的存在丰富了光谱结构,提供了更多关于物质能级结构和环境的信息。
权威参考来源
- HyperPhysics (Georgia State University): 提供了关于原子跃迁、选择定则以及禁戒跃迁基本原理的清晰解释。来源:HyperPhysics - Forbidden Transitions
- Britannica (Encyclopædia Britannica): 权威百科全书对禁戒跃迁的定义及其在原子物理学和光谱学中的意义进行了概述。来源:Britannica - Forbidden transition
- National Institute of Standards and Technology (NIST): NIST原子光谱数据库(ASD)包含大量原子能级和跃迁数据,其中明确标注了禁戒跃迁。其理论基础文档详细阐述了选择定则。来源:NIST ASD - Introduction
- 《原子物理学》教材(如 Foot, C. J.): 标准原子物理学教材通常有专门章节讨论辐射跃迁理论和选择定则,详细推导禁戒跃迁的起源。来源:Foot, C. J. (2005). Atomic Physics. Oxford University Press. (Chapter on Radiative Transitions)
- 《现代量子力学》教材(如 J. J. Sakurai): 更高阶的量子力学教材会从量子电动力学(QED)角度严格推导电磁跃迁概率,解释不同阶跃迁(电偶极、磁偶极、电四极)及其选择定则。来源:Sakurai, J. J., & Napolitano, J. (2017). Modern Quantum Mechanics (2nd ed.). Cambridge University Press. (Chapter on Approximation Methods, section on time-dependent perturbation theory for radiation).
网络扩展解释
“禁戒跃迁”是量子力学和天体物理中的专业术语,其含义需结合“禁戒”与“跃迁”两部分进行解析:
一、词语分解
-
禁戒
指被严格限制或禁止的行为。在物理学中,特指由于量子力学规则的限制,某些跃迁过程理论上被禁止或发生概率极低。
-
跃迁
指微观粒子(如原子、电子等)在不同能级之间的非连续性跳跃,通常伴随能量吸收或释放。
二、禁戒跃迁的物理意义
在量子系统中,跃迁是否被允许取决于角动量守恒 和选择定则。当跃迁过程违反角动量守恒(如总角动量变化无法匹配光子角动量)时,该跃迁会被标记为“禁戒”。
例如氢原子21cm谱线中,电子自旋方向改变导致角动量变化为2ℏ,但单个光子仅携带1ℏ角动量,此时需借助光子轨道角动量弥补差额,但发生概率极低。
三、天体物理中的实例
在恒星演化中,禁戒跃迁可能因极端温度/密度条件而被“激活”:
- 氟-氖核反应:恒星内部的20F与20Ne之间通过电子俘获进行的跃迁本属禁戒,但在高温高压下可能成为核反应主导路径,直接影响恒星爆发机制。
- 恒星命运决定:这类禁戒跃迁的速率决定了中等质量恒星最终会坍缩为白矮星还是发生超新星爆发。
四、与容许跃迁的对比
类型 |
发生条件 |
概率 |
典型场景 |
容许跃迁 |
符合选择定则 |
高 |
常规原子发光 |
禁戒跃迁 |
违反选择定则或需额外角动量补偿 |
极低(特殊条件下升高) |
恒星内部、稀薄星际介质 |
禁戒跃迁是受量子规则严格限制的特殊过程,但在宇宙极端环境中可能成为关键物理机制。其研究对理解恒星演化和星际物质行为具有重要意义。
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