¿Por qué la cuantización tiene lugar solo en espacios confinados?

Consideremos que una partícula se mueve libremente, significa que el potencial es cero. Si resolvemos la ecuación de onda de Schrodinger, entonces la solución sería una onda plana, es decir, exp (ikx), que es la suma de senos y cosenos y energía = (h_bar ^ 2 * k * 2) / 2m. Ahora, k (2pie / lambda) puede tener valores continuos, lo que significa que la energía puede tener una gran cantidad de valores muy cercanos entre sí, por lo que el espectro nos parece continuo.

Sin embargo, si colocamos la misma partícula en un cuadro unidimensional, la solución del SWE sería sqrt (2 / L) * sin (n * pie * x / L), donde L es la longitud del cuadro y E = ( n ^ 2 * pie ^ 2 * h_bar * 2) / (2m * L ^ 2), donde n es un número entero, significa que el espectro de energía es discreto. Esta solución viene debido a las condiciones de límite en la caja, es decir, la onda y su derivada deben ser iguales en x = a, mientras que no hay límite en caso de partículas libres.

Por lo tanto, se puede concluir que solo al limitar la discreción de partículas aparece en la imagen debido a las condiciones límite sobre la admisibilidad de la función de onda en la mecánica cuántica.

Lo diluiré como lo percibo.

Ya sabemos que la cuerda de una guitarra vibra en todos los armónicos de una frecuencia fundamental, es decir, en frecuencias que son múltiplos integrales de la frecuencia fundamental.

Esta frecuencia fundamental es inversamente proporcional a la longitud de la cuerda.

Como la cuerda tiene una longitud fija, su espectro de vibración es discreto, de modo que solo se permiten esas oscilaciones cuyas frecuencias están determinadas por la condición de que los puntos finales permanecen fijos, es decir, la oscilación desaparece en estos puntos finales.

Lo mismo puede decirse de una partícula mecánica cuántica (que también actúa como una onda).

Cuando la partícula se limita a moverse (por ejemplo) en una dimensión entre dos paredes que reflejan perfectamente, entonces la onda debe desaparecer en las dos paredes porque la partícula no puede avanzar más una vez que golpea.

Y dado que el momento lineal de la partícula está conectado con la longitud de onda de la onda asociada con la partícula, la energía (que es proporcional al cuadrado del momento lineal) se cuantifica.

Por lo tanto, cada vez que el movimiento de una partícula está confinado en el espacio, cada vez que existen “paredes” más allá de las cuales una partícula no puede escapar, su energía se cuantifica.

Mientras que la carga eléctrica y el momento angular son inherentemente, siempre se cuantifican.

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