禁戒躍遷英文解釋翻譯、禁戒躍遷的近義詞、反義詞、例句
英語翻譯:
【化】 forbidden transition
分詞翻譯:
禁的英語翻譯:
ban; bear; imprison; prohibit; restain oneself; stand; taboo
戒的英語翻譯:
abstain from; give up; guard against; ring; warn
躍遷的英語翻譯:
transition
【化】 transition
專業解析
禁戒躍遷(Forbidden Transition)是量子力學和原子物理學中的一個重要概念,指在理論上因受特定選擇定則(Selection Rules)限制而不允許發生或發生概率極低的量子态間躍遷過程。與之相對的是允許躍遷(Allowed Transition)。
術語解析(漢英對照)
- 禁戒 (Forbidden): 指被規則、定律所禁止或嚴格限制。在躍遷語境中,表示該過程違背了量子力學中的選擇定則。
- 躍遷 (Transition): 指量子系統(如原子、分子、原子核)從一個能量狀态(量子态)變化到另一個能量狀态的過程,通常伴隨光子的吸收或發射。
物理機制與選擇定則
量子力學通過選擇定則(基于角動量守恒、宇稱守恒等基本原理)來判定特定躍遷是否允許。最常見的定則是電偶極躍遷選擇定則(Electric Dipole Selection Rules),它要求:
- 角動量變化: $Delta L = pm 1$ (總角動量量子數)
- 磁量子數變化: $Delta M_L = 0, pm 1$
- 宇稱變化: 初态和末态的宇稱必須相反(奇變偶或偶變奇)。
- 自旋變化: $Delta S = 0$ (總自旋量子數,對單重态-三重态間躍遷有重要限制)。
禁戒躍遷的發生:
- 高階過程: 雖然電偶極躍遷被禁止,但系統可以通過更高階的相互作用實現躍遷,如:
- 磁偶極躍遷 (Magnetic Dipole Transition): 概率比電偶極躍遷低約 $10^{-5}$ 倍。
- 電四極躍遷 (Electric Quadrupole Transition): 概率比電偶極躍遷低約 $10^{-8}$ 倍。
- 對稱性破缺: 在某些特殊環境(如強磁場、存在其他粒子擾動)下,嚴格的對稱性被破壞,可能使原本禁戒的躍遷概率增大。
- 振動耦合: 在分子中,電子躍遷與振動模式的耦合可能導緻違反$Delta S=0$定則的“系間竄越”(Intersystem Crossing, ISC)。
實際意義與應用
- 長壽命态: 禁戒躍遷對應的上能級(如原子的亞穩态)壽命較長,因為向基态躍遷的概率很低。這對激光器(如氦氖激光)、熒光材料、磷光材料至關重要。
- 天體物理診斷: 宇宙空間中物質密度低,禁戒躍遷(如某些原子或離子的禁戒線)得以發生并被觀測到,成為診斷星際介質、日冕等離子體物理條件(密度、溫度)的重要工具。
- 光譜學: 禁戒線的存在豐富了光譜結構,提供了更多關于物質能級結構和環境的信息。
權威參考來源
- HyperPhysics (Georgia State University): 提供了關于原子躍遷、選擇定則以及禁戒躍遷基本原理的清晰解釋。來源:HyperPhysics - Forbidden Transitions
- Britannica (Encyclopædia Britannica): 權威百科全書對禁戒躍遷的定義及其在原子物理學和光譜學中的意義進行了概述。來源:Britannica - Forbidden transition
- National Institute of Standards and Technology (NIST): NIST原子光譜數據庫(ASD)包含大量原子能級和躍遷數據,其中明确标注了禁戒躍遷。其理論基礎文檔詳細闡述了選擇定則。來源:NIST ASD - Introduction
- 《原子物理學》教材(如 Foot, C. J.): 标準原子物理學教材通常有專門章節讨論輻射躍遷理論和選擇定則,詳細推導禁戒躍遷的起源。來源:Foot, C. J. (2005). Atomic Physics. Oxford University Press. (Chapter on Radiative Transitions)
- 《現代量子力學》教材(如 J. J. Sakurai): 更高階的量子力學教材會從量子電動力學(QED)角度嚴格推導電磁躍遷概率,解釋不同階躍遷(電偶極、磁偶極、電四極)及其選擇定則。來源: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).
網絡擴展解釋
“禁戒躍遷”是量子力學和天體物理中的專業術語,其含義需結合“禁戒”與“躍遷”兩部分進行解析:
一、詞語分解
-
禁戒
指被嚴格限制或禁止的行為。在物理學中,特指由于量子力學規則的限制,某些躍遷過程理論上被禁止或發生概率極低。
-
躍遷
指微觀粒子(如原子、電子等)在不同能級之間的非連續性跳躍,通常伴隨能量吸收或釋放。
二、禁戒躍遷的物理意義
在量子系統中,躍遷是否被允許取決于角動量守恒 和選擇定則。當躍遷過程違反角動量守恒(如總角動量變化無法匹配光子角動量)時,該躍遷會被标記為“禁戒”。
例如氫原子21cm譜線中,電子自旋方向改變導緻角動量變化為2ℏ,但單個光子僅攜帶1ℏ角動量,此時需借助光子軌道角動量彌補差額,但發生概率極低。
三、天體物理中的實例
在恒星演化中,禁戒躍遷可能因極端溫度/密度條件而被“激活”:
- 氟-氖核反應:恒星内部的20F與20Ne之間通過電子俘獲進行的躍遷本屬禁戒,但在高溫高壓下可能成為核反應主導路徑,直接影響恒星爆發機制。
- 恒星命運決定:這類禁戒躍遷的速率決定了中等質量恒星最終會坍縮為白矮星還是發生超新星爆發。
四、與容許躍遷的對比
類型 |
發生條件 |
概率 |
典型場景 |
容許躍遷 |
符合選擇定則 |
高 |
常規原子發光 |
禁戒躍遷 |
違反選擇定則或需額外角動量補償 |
極低(特殊條件下升高) |
恒星内部、稀薄星際介質 |
禁戒躍遷是受量子規則嚴格限制的特殊過程,但在宇宙極端環境中可能成為關鍵物理機制。其研究對理解恒星演化和星際物質行為具有重要意義。
分類
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