離散能級英文解釋翻譯、離散能級的近義詞、反義詞、例句
英語翻譯:
【化】 discrete energy level
分詞翻譯:
離散的英語翻譯:
disperse; scatter
【計】 dissociaton
【醫】 straggling
能級的英語翻譯:
【化】 energy level
專業解析
在量子力學中,離散能級(Discrete Energy Level)指量子系統(如原子、分子或束縛态粒子)中能量隻能取特定、不連續的分立值。與之相對的是經典物理中能量可連續變化的連續能譜。
核心概念解釋:
- 量子化本質:量子系統(如電子在原子核束縛下)的能量狀态不是任意的,而是被限制在某些特定的、離散的數值上。這些允許的能量值稱為能級。電子在不同能級間躍遷時,會吸收或發射特定能量的光子,其能量差等于兩能級之差(ΔE = hν)。
- 分立性:能級之間是“跳躍”的,不存在能量值介于兩個相鄰能級之間的穩定狀态。這與宏觀物體(如自由落體的小球)能量可連續變化截然不同。
- 束縛态特征:離散能級是粒子處于束縛态(如電子被原子核束縛、電子在量子阱中)的典型特征。自由粒子(如未被束縛的電子)則具有連續的能量譜。
典型示例:
- 氫原子能級:這是最著名的例子。根據玻爾模型或薛定谔方程的精确解,氫原子中電子的能量隻能取一系列特定的負值(對應束縛态),其能量公式為:
$$
E_n = -frac{13.6 text{ eV}}{n}
$$
其中 n = 1, 2, 3, ... 是主量子數。n=1 是基态(能量最低),n=2, 3, ... 是激發态。這些 E_n 就是離散的能級。
- 量子諧振子:其能量為 E_n = ħω(n + 1/2),n = 0, 1, 2, ...,能級間隔 ħω 恒定。
- 量子阱/點:納米結構中受限的電子也具有離散的能級。
重要性:
離散能級的存在是量子世界區别于經典世界的核心标志之一。它解釋了:
- 原子光譜的線狀譜:原子發射或吸收的光譜由離散的譜線組成,每條譜線對應電子在兩個特定能級間的躍遷。
- 物質的穩定性:離散能級的存在阻止了電子連續地輻射能量并最終坍縮到原子核上。
- 量子器件的原理:如激光器、量子點發光器件等,其工作原理依賴于特定的能級結構和電子在能級間的躍遷。
權威參考來源:
- 《費曼物理學講義》第三卷(量子力學):Richard Feynman 的經典教材深入淺出地闡述了量子力學基本原理,包括能級的量子化。來源:Feynman, R. P., Leighton, R. B., & Sands, M. (1965). The Feynman Lectures on Physics, Vol. III: Quantum Mechanics. Addison-Wesley.
- 諾貝爾獎官網 - 量子化介紹:諾貝爾物理學獎委員會對量子化(包括能級量子化)的曆史和意義有權威概述。來源:The Nobel Prize in Physics 1918 - Max Planck. NobelPrize.org. (可訪問:https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1918/summary/, 主要介紹能量量子化開端)
- HyperPhysics 概念介紹 (佐治亞州立大學):該網站提供了清晰、準确的物理概念解釋,包括離散能級和連續譜。來源:HyperPhysics - Quantum Concepts: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/quantum/quacon.html (需确認鍊接有效性)
- 原始論文 (薛定谔方程):薛定谔提出波動方程并求解氫原子能級奠定了量子力學基礎。來源:Schrödinger, E. (1926). Quantisierung als Eigenwertproblem. Annalen der Physik, 384(4), 361–376. (原始文獻,學術性強)
網絡擴展解釋
離散能級是量子力學中的核心概念,指微觀粒子(如電子、原子核等)在束縛态下隻能呈現特定不連續能量值的現象。以下是詳細解釋:
1.定義與特性
- 量子化表現:量子系統(如原子中的電子)的能量無法像經典物理中那樣連續變化,隻能處于某些分立的能量台階上,稱為能級。
- 數學描述:可通過薛定谔方程求解得到離散解,例如氫原子電子能級公式:
$$
E_n = -frac{13.6 text{eV}}{n} quad (n=1,2,3,dots)
$$
2.與經典力學的區别
- 經典連續 vs 量子離散:經典粒子(如自由運動的物體)能量可連續變化,而量子系統(如原子内電子)能量隻能跳躍式改變。
- 實驗驗證:如原子光譜實驗顯示分立譜線,直接證明了能級離散性。
3.實際應用與現象
- 原子與分子:電子繞核運動時受庫侖勢束縛,形成離散能級(如基态、激發态)。
- 納米材料:當材料尺寸縮小到納米級時,電子能級從“準連續”變為離散,導緻光學、電學性質突變(量子尺寸效應)。
- 光子與電磁場:電磁場能量也呈現離散化,如光子能量與電磁波頻率的關系$E=h
u$。
4.理論意義
- 量子力學基石:離散能級的存在是波粒二象性和物質波動性的直接結果。
- 技術突破基礎:激光、半導體器件、量子計算等技術均依賴于對離散能級的精确調控。
若需進一步了解具體系統(如氫原子能級公式推導或量子點中的能級分裂),可參考量子力學教材或納米材料相關研究文獻。
分類
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