에너지 레벨 분할

이 글은 검증을 위해 인용구가 추가로 필요하다. 신뢰할 수 있는 출처에 인용문을 추가하여 이 기사를 개선할 수 있도록 도와주십시오. 공급되지 않은 재료는 도전하여 제거할 수 있다. 출처 찾기: "에너지 수준 분할" – 뉴스 · 신문 · 도서 · 학자 · JSTOR (2009년 12월) (이 템플릿 메시지를 제거하는 방법과 시기 학습)

루비듐에서 원자력의 수준 분할

양자물리학에서, 에너지 레벨 분할이나 양자 시스템의 에너지 레벨 분할은 섭동이 시스템을 변화시킬 때 발생한다.섭동은 해당 해밀턴인을 변화시키고 결과는 고유값의 변화로, 이전의 퇴행된 (다중 상태) 수준 대신에 몇 가지 뚜렷한 에너지 수준이 나타난다.이것은 외부장, 주 사이의 양자 튜닝 또는 다른 효과 때문에 발생할 수 있다.이 용어는 원자나 분자의 전자 구성과 관련하여 가장 일반적으로 사용된다.

레벨 분할의 가장 간단한 경우는 두 개의 상태를 가진 양자 시스템인데, 그 두 상태는 동요하지 않고 해밀턴이 대각선 연산자 ĥ₀ = E₀ I, 여기서 나는 2 × 2 아이덴티티 매트릭스다.동요된 해밀턴인의 아이겐스테이트와 아이겐값(에너지 수준)

${\displaystyle {\hat{H}_{\barepsilon }={\hat {H}_{0}+\varepsilon \sigma _{3}={\begin{pmatrix}E_{0}+\varepsilon &0\\0&E_{0}-\varepsilon \end{pmatrix}}$

다음이 될 것:

0°C: E₀ + °C 수준 및

1°C: E₀ - °C 레벨,

그래서 이 퇴화된 E₀ 고유값은 ε 0이 될 때마다 둘로 갈라진다.그러나 혼란에 빠진 해밀턴인이 이 양자 상태 기준 {0 0, 1⟩}에 대해 대각선이 아니라면 해밀턴의 고유성은 이 두 상태의 선형 결합이다.

외부 자기장에서 충전된 스핀-스파이프 입자와 같은 물리적 구현의 경우, 좌표계의 z축을 자기장과 결합하여 위의 형태로 해밀턴안을 얻어야 한다(σ₃ 파울리 행렬은 z축에 해당한다).스핀업과 스핀다운이라고 불리는 이러한 기본 상태는 따라서 동요된 해밀턴주의 고유 벡터들이므로 이 수준 분할은 수학적으로나 직관적으로 입증하기 쉽다.

그러나 국가 기준의 선택이 좌표계에 의해 결정되지 않고 혼란에 빠진 해밀턴인이 대각선이 아닌 경우, 아래 화학의 예에서와 같이 레벨 분할이 직관에 반하는 것처럼 보일 수 있다.

예

원자 물리학의 경우:

• Zeeman 효과 – 외부 자기장으로 인해 원자 내에서 전자 레벨이 분할되는 현상.
• Stark 효과 - 외부 전기장으로 인해 갈라짐

물리 화학의 경우:

• 얀-텔러 효과 – 대칭을 깨면 퇴화된 궤도가 부분적으로 채워질 때 에너지가 낮아지기 때문에 분자 내 전자적 레벨이 분할된다.
• 공진(화학)은 전자의 탈초점화 상태를 만들어 낸다. (Feynman 1965, 10장, § 4 harvnb 오류: 대상 없음: CITREFFynman1965 (도움말)
• 질소 역전은 암모니아에서 레벨 분할로 이어진다(Feynman 1965, 8장 § 6 harvnb 오류: 대상 없음: CITREFFynman1965 (도움말)). 암모니아 마저에 사용된다. (Feynman 1965, 9장 harvnb 오류: 대상 없음: CITREFFynman1965 (도움말)

참조

Feynman, Richard P.; Robert Leighton; Matthew Sands (1965). The Feynman Lectures on Physics. Vol. III. Massachusetts, USA: Addison-Wesley. ISBN 0-201-02118-8.