兩個能量量子化的系統之間如何交換能量?

時間 2021-05-30 15:30:39

1樓:

就從純數學正規化的角度來談這個問題,不考慮線寬有限大/媒介粒子等無關問題:前者可以用少體玩具模型來去除,後者可以將無關自由度積掉(或schrieffer wolff變換),從而考慮有效哈密頓。

只假設孤立系統中只有兩個二能級系統 , 它們相互耦合,記總哈密頓為:

其中 是足夠小的任意耦合張量。那麼在基底 下哈密頓可以表示為,舉個例子,問 跳躍至 的概率是多少呢,大致為:

2樓:Trebor

前面兩個答主說的是非耦合系統的能量交換。我補充一下。對於耦合系統,其能級會發生改變,使得A與B的能量吻合,這樣就不用擔心了w

3樓:

哇,題主是要入坑量子動力學嗎?這個基本上就是乙個在diabatic基中研究能量傳遞的問題。不過看起來你說的並不是直接耦合的相干能量傳遞,而是「分步驟」的、非相干的能量傳遞,那麼我們就先沒有必要把A和B作為整體研究,而是把整個過程分解為A(或者B)退激發 發出光子 B(或者A)被激發的過程。

這時,對於第一步發生的退激發,我們就不能理想化的認為激發態的能量可以事先被完全確定到無窮多位了。因為根據海森堡不確定性原理,能量完全確定就意味著衰變時間無限長,也就是A或者B的退激發永遠不會發生——而這是不現實的。所以說,(即使不考慮任何子能級之類)任何實際存在的激發態都有乙個最小的、有限寬度的「自然線寬」,自然也就不會有「非公度」的能級間隔出現。

4樓:低調的範大叔

雖然能量是量子化的,但能量的大小並不是完全確定的,實際上是有一定線寬的,也就是有不確定性。

題主所說的情況可以用光子和二能級系統的相互作用來舉例。光子的頻譜和二能級躍遷通道的頻譜,在真空漲落的作用下,都是洛倫茲形。因此在整個能量座標軸上其實都是有分布的,只是小到可以忽略。

所以,即使不共振也有發生能量交換的可能,只是非常非常小。具體的計算也可以參考微擾論。

而在實際系統中,除了兩個系統之間的相互作用,往往還有其他的作用,比如在固體中還會有晶格振動加入,也就是聲子作用,多餘或者缺失的光子能量,可以由聲子耗散或者補償。因此在固體中通常用頻率更高的藍移光激發,接收頻率較低的紅移螢光。

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