fbpx
维基百科

蘭姆位移

物理學中,以威利斯·蘭姆(Willis Lamb)為名的蘭姆位移Lamb shift)是氫原子兩個能階()間的微小能量差。根據狄拉克的量子理論量子數及量子數相同但量子數不同的氫原子能態應該是簡併態,也就是不會有能量差值。[1]:332-333

氫能級精細結構 - 對玻爾模型的相對論修正

實驗成果 编辑

於1947年,蘭姆以及羅伯特·雷瑟福英语Robert Retherford(Robert Retherford)進行了一項實驗,利用微波技術來刺激氫原子  能階之間的射頻躍遷(radio-frequency transitions)。利用比光學躍遷(optical transitions)還要低的頻率,使得都卜勒增寬(Doppler broadening)效應可以被忽略(因為都卜勒譜線增寬跟頻率呈正比關係)。他們兩人發現如此使得 能階比 能階還高出約1057兆赫(MHz)的能量差。

如此特殊的差異是量子電動力學中的單圈效應英语One-loop Feynman diagram(one-loop effect),可以解釋為被原子發射又再吸收的虛光子所造成的影響。在量子電動力學中,電磁場也被量子化,而類似於量子力學中的量子諧振子,其最低能態所具有的能量不會是零。因此存在微小的零點振盪,導致電子會進行快速的振盪運動(參見顫動條目)。電子雲因此有些「抹開」("smeared out"),而半徑從 變為 

庫侖位勢因此被微擾了一些,而兩能階的簡併性被破壞掉。新的場勢可以(利用原子單位)近似為:

 

蘭姆位移本身則可寫為

 ,針對 

其中約為13的 隨著 些微變動;而

 ,針對 以及 

其中 為一個小的數值(< 0.05)。

氫原子譜線中的蘭姆位移 编辑

於1947年,漢斯·貝特(Hans Bethe)首次對氫原子譜線中的蘭姆位移做出解釋,並且對導引出量子電動力學的進程建下基礎。蘭姆位移目前對於精細結構常數α的測量提供了比百萬分之一還佳的精確度,使得量子電動力學預測的正確性得到證實。

參見 编辑

參考文獻 编辑

  1. ^ Kragh, Helge. Quantum Generations: A History of Physics in the Twentieth Century Reprint. Princeton University Press. 2002. ISBN 978-0691095523. 

外部連結 编辑

  • Hans Bethe talking about Lamb-shift calculations (页面存档备份,存于互联网档案馆) on Web of Stories
  • Nobel Prize biography of Willis Lamb (页面存档备份,存于互联网档案馆
  • Nobel lecture of Willis Lamb: Fine Structure of the Hydrogen Atom (页面存档备份,存于互联网档案馆

蘭姆位移, 物理學中, 以威利斯, 蘭姆, willis, lamb, 為名的, lamb, shift, 是氫原子兩個能階, displaystyle, 與2, displaystyle, 間的微小能量差, 根據狄拉克的量子理論, displaystyle, 量子數及j, displaystyle, 量子數相同但l, displaystyle, 量子數不同的氫原子能態應該是簡併態, 也就是不會有能量差值, 333氫能級精細結構, 對玻爾模型的相對論修正, 目录, 實驗成果, 氫原子譜線中的, 參見, 參考文獻, . 物理學中 以威利斯 蘭姆 Willis Lamb 為名的蘭姆位移 Lamb shift 是氫原子兩個能階 2 S 1 2 displaystyle 2 S 1 2 與2 P 1 2 displaystyle 2 P 1 2 間的微小能量差 根據狄拉克的量子理論 n displaystyle n 量子數及j displaystyle j 量子數相同但l displaystyle l 量子數不同的氫原子能態應該是簡併態 也就是不會有能量差值 1 332 333氫能級精細結構 對玻爾模型的相對論修正 目录 1 實驗成果 2 氫原子譜線中的蘭姆位移 3 參見 4 參考文獻 5 外部連結實驗成果 编辑於1947年 蘭姆以及羅伯特 雷瑟福 英语 Robert Retherford Robert Retherford 進行了一項實驗 利用微波技術來刺激氫原子2 S 1 2 displaystyle 2 S 1 2 nbsp 與2 P 1 2 displaystyle 2 P 1 2 nbsp 能階之間的射頻躍遷 radio frequency transitions 利用比光學躍遷 optical transitions 還要低的頻率 使得都卜勒增寬 Doppler broadening 效應可以被忽略 因為都卜勒譜線增寬跟頻率呈正比關係 他們兩人發現如此使得2 S 1 2 displaystyle 2 S 1 2 nbsp 能階比2 P 1 2 displaystyle 2 P 1 2 nbsp 能階還高出約1057兆赫 MHz 的能量差 如此特殊的差異是量子電動力學中的單圈效應 英语 One loop Feynman diagram one loop effect 可以解釋為被原子發射又再吸收的虛光子所造成的影響 在量子電動力學中 電磁場也被量子化 而類似於量子力學中的量子諧振子 其最低能態所具有的能量不會是零 因此存在微小的零點振盪 導致電子會進行快速的振盪運動 參見顫動條目 電子雲因此有些 抹開 smeared out 而半徑從r displaystyle r nbsp 變為r d r displaystyle r delta r nbsp 庫侖位勢因此被微擾了一些 而兩能階的簡併性被破壞掉 新的場勢可以 利用原子單位 近似為 E p o t Z e 2 4 p ϵ 0 1 r d r displaystyle langle E mathrm pot rangle frac Ze 2 4 pi epsilon 0 left langle frac 1 r delta r right rangle nbsp 蘭姆位移本身則可寫為 D E L a m b a 5 m e c 2 k n 0 4 n 3 displaystyle Delta E mathrm Lamb alpha 5 m e c 2 frac k n 0 4n 3 nbsp 針對ℓ 0 displaystyle ell 0 nbsp 其中約為13的k n 0 displaystyle k n 0 nbsp 隨著n displaystyle n nbsp 些微變動 而 D E L a m b a 5 m e c 2 1 4 n 3 k n ℓ 1 p j 1 2 ℓ 1 2 displaystyle Delta E mathrm Lamb alpha 5 m e c 2 frac 1 4n 3 left k n ell pm frac 1 pi j frac 1 2 ell frac 1 2 right nbsp 針對ℓ 0 displaystyle ell neq 0 nbsp 以及j ℓ 1 2 displaystyle j ell pm frac 1 2 nbsp 其中k n ℓ displaystyle k n ell nbsp 為一個小的數值 lt 0 05 氫原子譜線中的蘭姆位移 编辑於1947年 漢斯 貝特 Hans Bethe 首次對氫原子譜線中的蘭姆位移做出解釋 並且對導引出量子電動力學的進程建下基礎 蘭姆位移目前對於精細結構常數a的測量提供了比百萬分之一還佳的精確度 使得量子電動力學預測的正確性得到證實 參見 编辑 nbsp 物理学主题 威利斯 兰姆 塞曼效应 用於衡量蘭姆位移 量子退火 量子泡沫 黑洞辐射參考文獻 编辑 Kragh Helge Quantum Generations A History of Physics in the Twentieth Century Reprint Princeton University Press 2002 ISBN 978 0691095523 外部連結 编辑Hans Bethe talking about Lamb shift calculations 页面存档备份 存于互联网档案馆 on Web of Stories Nobel Prize biography of Willis Lamb 页面存档备份 存于互联网档案馆 Nobel lecture of Willis Lamb Fine Structure of the Hydrogen Atom 页面存档备份 存于互联网档案馆 取自 https zh wikipedia org w index php title 蘭姆位移 amp oldid 75558755, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

文章

,阅读,下载,免费,免费下载,mp3,视频,mp4,3gp, jpg,jpeg,gif,png,图片,音乐,歌曲,电影,书籍,游戏,游戏。