什么是零点能量?
淡若清风
精选回答
反映量子物理的普遍特征的一个概念。
在量子物理中量子能量存在最小值,是一个确定的常数1/2hW,也是量子能量测量的最小值,作测量的零点称零点能。它同经典物理能量测量零点任意选取完全不同。普朗克在1900年提出能量子概念用以解释黑体辐射,曾假定谐振子能量的最小值为ε。=hv,以此为单位假定为最小能量子。普朗克最小能量子,在1905年爱因斯坦提出光量子的能量为E=hv,v为光的频率,h为普朗普适常数,值为6.626×10-27尔格·秒。E也为光子的基本能量单位。1913年玻尔将普朗克量子概念运用在原子结构上,他假定原子能级跃迁并辐射式吸收光,其能量跃迁单位也是hω,因此hv或hω即为量子物理中的最小能量单位,这个能量单位与普朗克常数的数量级等价。1926年薛定谔建立量子力学,以薛定谔方程求解线性谐振子的本征能量,得E=(n 1/2)hw n=0,1,2,……
其中n=0的本征能量=1/2hw称做零点能。
线性谐振子的零点能具有其普遍性,因为线性谐振子的模型代表了普朗克处理黑体辐射的量子模型,也代表了玻尔处理原子结构的核外电子模型,又是光的发射体的基本机制。
由线性谐振子所计算的最小能量是普朗克作用量子的1/2,能量间隔都以普朗克常数h为标准。零点能的存在,同1926年海森堡发现的测不准原理也是符合的。根据测不准原理,一对共轭的力学量不能同时准确地做出测量,最高精度只可能做到h的数量级,同时揭示出量子测量的能量只可能是h的数量级,不能再提高了,而最小能量即零点能,在实验仪器上是无法显示的。
因此零点能反映了量子物理的普遍特征:不能无限提高测量精度。
笑淡了就罢 2023-09-15 15:59:59
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