结构推理
在量子力学产生之前,一个大的理论问题是如何防止原子发光,解释之。在量子力学产生之后,一个大的理论问题是如何使处于激发态的原子发光,解释之。是什么使激发态发光?
【正确答案】在量子力学产生之前,根据原子的行星模型,电子一般绕核做椭圆运动,由经典动力学知,加速运动的带电粒子必伴随着辐射,也即原子一定发光。这时电子不断损失能量,最后要落到核上,但事实是电子并不落到核上,基态原子稳定并不发光。
在量子力学产生之后,根据量子力学基本原理,若无外界作用,原子的Hamilton量是不含时的,处于激发态(仍是定态)的原子应永远处于该激发态,即处于激发态的原子不会自行发光。但实际上原子会自发辐射。
根据量子电动力学,辐射场和原子中的电子形成两个量子力学系统,它们之间的相互作用包含了单光子产生算子,这项即使在初始无光子时也不为零。正是这种相互作用使激发态原子发光,产生自发辐射。
【答案解析】