¿Por qué se cuantifica la energía si, en teoría, podemos diseñar un fotón con cualquier frecuencia que deseemos?

A2A: ¿Por qué se cuantifica la energía si, en teoría, podemos diseñar un fotón con cualquier frecuencia que deseemos?

Hay dos formas separadas en que las energías pueden ser discretas. En primer lugar y menos fundamentalmente, una partícula confinada (en cualquier región finita) se describe mediante una función de onda que solo puede vibrar a frecuencias discretas de “modo propio” … por ejemplo, electrones en una caja o modos electromagnéticos en una cavidad con paredes conductoras. Vea algunas de las otras buenas respuestas para ayudas visuales para ayudar a la intuición de por qué sucede esto; Es una propiedad básica de las ecuaciones de onda. Debido a que la constante de Planck en mecánica cuántica relaciona la energía con la frecuencia, esto también hace que la energía sea discreta; pero se trata de la situación en la que se encuentra un campo, y las frecuencias permitidas (energías) variarán con los detalles del confinamiento; No se trata del campo en sí.

En segundo lugar y más fundamentalmente, el campo en sí solo puede ser excitado (en cada frecuencia permitida) en múltiplos enteros de la energía de esa frecuencia. Un “fotón” es una de esas excitaciones, y no puede tener un fotón fraccionado ni ningún otro tipo de excitación de campo. Esto puede considerarse como porque los campos cuánticos tienen (de hecho están compuestos por) un número infinito de osciladores, básicamente uno en cada punto (grado de libertad). Los osciladores armónicos en la mecánica cuántica solo tienen cantidades enteras de excitación, lo que está relacionado con la no conmutación mecánica cuántica de sus operadores de coordenadas y momento canónicos.

Primero, ¿qué quiere decir con el diseño de frecuencia? … Usted ha estado familiarizado con el hecho de que la teoría cuántica ha tenido un gran éxito al describir la naturaleza real de la masa y la energía en la mayoría de los campos de energía pioneros. La teoría del universo noorismico, es una de las teorías más avanzadas que filosóficamente presenta soluciones a la mayoría de los problemas desconocidos de la física. En lo que respecta a la cuantificación de la energía, esto se debe principalmente al hecho de que este esquema de la naturaleza es más perfecto que cualquier otra alternativa. Por ejemplo, si el concepto de cuantización se desvanece del modelo electrónico de revolución, no son posibles las realidades. En segundo lugar, es importante que algunas veces el esquema de cuantificación se encuentre en un nivel extremadamente pequeño y haga que sea imposible o difícil comprenderlo. Si los niveles están muy cerca o muestran algún evento irregular (aparentemente) de eventos que puede apoyar la noción de no cuantificación de algunos fenómenos. FOTO en forma de paquetes de energía e independientemente del hecho de que pueden tener diferentes frecuencias, pero siempre están en forma de paquete. ……Gracias

Sí, puede usar cualquier energía para un fotón u otra partícula cuántica en general, pero solo aquellas energías que permiten que sus funciones de onda asociadas interfieran constructivamente entre sí , para mapearse / auto-replicarse después de un período de tiempo ([matemáticas] T = 1 / f = E / h [/ math], donde [math] h [/ math] es la constante de Planck) de nuevo en sí mismos, solo estas funciones de onda persistirán por más tiempo en forma de niveles discretos bien conocidos.

¿Qué pasa si comenzamos con una función de onda que no coincide con ninguno de los niveles discretos? Evolucionará visualmente más o menos rápidamente a una combinación lineal (superposición) de niveles discretos ya soportados (podrían identificarse fácilmente entonces, cada nivel de energía oscila a su propio ritmo, [matemática] f = E / h [/ matemática ]), por lo que su energía es una combinación lineal de energías discretas compatibles desde el principio. Es importante mencionar que estas energías “no compatibles” en realidad no se desvanecen ni se destruyen, sin embargo, solo se expresan como una combinación de niveles ya soportados. Por cierto, un nivel de energía simplemente significa que el comportamiento de una partícula es muy predecible asumiendo su periodicidad en el tiempo, es una de las principales razones para usarlas.

Es posible que desee ver ¿Cuál es la conexión entre el valor propio y la física cuántica? también.

Intuitivamente puedes entender esto por este gif

si hace una cadena como la anterior, solo pueden existir ciertas longitudes de onda en condiciones de límite como esta, las otras longitudes de onda interferirían destructivamente.

por lo tanto, en el caso de la mecánica cuántica, si pones un electrón en una caja y el electrón sinca tiene forma de onda, puede existir solo en ciertas longitudes de onda, lo que significa ciertas energías, por eso la energía se cuantifica en una caja infinita

pero la energía no se cuantifica para las partículas libres, puede crear una onda con cualquier frecuencia en la cuerda en la que ambos extremos estén libres.

La energía no siempre se cuantifica, por ejemplo, para partículas libres como fotones y electrones.

Se cuantifica cuando las partículas están confinadas, por ejemplo, en los orbitales de un átomo o molécula.

En los metales también los electrones de conducción tienen energías en una banda.

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