Вопрос о возбужденных состояниях.

Сообщение №9111 от salavata 25 февраля 2002 г. 12:46
Тема: Вопрос о возбужденных состояниях.

В школе мы проходили, что переход атома из возбужденного состояния
в основное происходит скачком, мгновенно путем излучения фотона.
В вузе мы читаем, что излучение кванта происходит за большое для атома
время, при этом длина излучаемого цуга доходит до нескольких сантиметров.
Кто сможет мне объяснить:
А) Когда начинается излучение одного атома?
Варианты ответов:
1) Начинается сразу после перехода атома в возбужденное состояние.
2) Некоторое время атом в возбужденном состоянии не излучает.
Б) Когда происходит переход атома в основное состояние?
1) Скачком в начале излучения.
2) Скачком в момент окончания излучения.
3) Постепенно за время излучения.
В) Что считается временем жизни возбужденного состояния
(связанным с шириной уровня)?
1) Время безизлучательной жизни.
2) Время излучения.
3) Сумма этих времен.
Прошу ответить, подумав. Если можно, обосновать. Или хотя бы
привести ссылку на авторитетную книжку (типа Ландау).


Отклики на это сообщение:

> А) Когда начинается излучение одного атома?
> Варианты ответов:
> 1) Начинается сразу после перехода атома в возбужденное состояние.
> 2) Некоторое время атом в возбужденном состоянии не излучает.

> Б) Когда происходит переход атома в основное состояние?
> 1) Скачком в начале излучения.
> 2) Скачком в момент окончания излучения.
> 3) Постепенно за время излучения.

> В) Что считается временем жизни возбужденного состояния
> (связанным с шириной уровня)?
> 1) Время безизлучательной жизни.
> 2) Время излучения.
> 3) Сумма этих времен.

Мои ответы: A2, Б1, В1
Если есть сомнения, давайте обсудим.


> В школе мы проходили, что переход атома из возбужденного состояния
> в основное происходит скачком, мгновенно путем излучения фотона.
> В вузе мы читаем, что излучение кванта происходит за большое для атома
> время, при этом длина излучаемого цуга доходит до нескольких сантиметров.
> Кто сможет мне объяснить:
> А) Когда начинается излучение одного атома?
> Варианты ответов:
> 1) Начинается сразу после перехода атома в возбужденное состояние.
> 2) Некоторое время атом в возбужденном состоянии не излучает.

1.

> Б) Когда происходит переход атома в основное состояние?
> 1) Скачком в начале излучения.
> 2) Скачком в момент окончания излучения.
> 3) Постепенно за время излучения.

3.

Otvet na eti oba voprosa ocheviden - prosto amplituda perehoda iz vozbuzhdennogo v osnovnoe sosotyanie [g|e]zavisit ot vremeni kak \exp(-1/2gamma t).

> В) Что считается временем жизни возбужденного состояния
> (связанным с шириной уровня)?
> 1) Время безизлучательной жизни.
> 2) Время излучения.
> 3) Сумма этих времен.

Skladyvayutsa ne vremena zhizni a obratnye k nim velichiny - dephasing rates.

> Прошу ответить, подумав. Если можно, обосновать. Или хотя бы
> привести ссылку на авторитетную книжку (типа Ландау).

Prochitai glavu pro nestazionarnuyu teoriyu vozmuschenii i izluchenie v uchebnike Davydova "Kvantovaya mehanika". Tam eto bolee ponyatno chem v Landavshize napisano.


> > Прошу ответить, подумав. Если можно, обосновать. Или хотя бы
> > привести ссылку на авторитетную книжку (типа Ландау).

> Prochitai glavu pro nestazionarnuyu teoriyu vozmuschenii i izluchenie v uchebnike Davydova "Kvantovaya mehanika". Tam eto bolee ponyatno chem v Landavshize napisano.

Вопрос спонтанного излучения выходит за рамки квантовой механики; он относится к квантовой электродинамике, многие проблемы в которой ещё далеки от полного решения. В квантовой же механике вопросы излучения рассматриваются на основе полуфеноменологической теории Энштейна, согласно которой возбуждённые состояния атома считаются стационарными (с учётом, конечно, соотношения неопределённости). Время жизни определяется как величина, обратная коэффициенту Энштейна Anm для спонтанного излучения. Таким образом, если при t=0 в возбуждённом состоянии находятся No атомов, то со временем их кол-во будет уменьшаться как N=Noexp(-At). Соответствующим образом будет уменьшаться и общая энергия системы.


> > Prochitai glavu pro nestazionarnuyu teoriyu vozmuschenii i izluchenie v uchebnike Davydova "Kvantovaya mehanika". Tam eto bolee ponyatno chem v Landavshize napisano.

> Вопрос спонтанного излучения выходит за рамки квантовой механики; он относится к квантовой электродинамике, многие проблемы в которой ещё далеки от полного решения. В квантовой же механике вопросы излучения рассматриваются на основе полуфеноменологической теории Энштейна, согласно которой возбуждённые состояния атома считаются стационарными (с учётом, конечно, соотношения неопределённости).

LOL :)))


> > В школе мы проходили, что переход атома из возбужденного состояния
> > в основное происходит скачком, мгновенно путем излучения фотона.
> > В вузе мы читаем, что излучение кванта происходит за большое для атома
> > время, при этом длина излучаемого цуга доходит до нескольких сантиметров.
> > Кто сможет мне объяснить:
> > А) Когда начинается излучение одного атома?
> > Варианты ответов:
> > 1) Начинается сразу после перехода атома в возбужденное состояние.
> > 2) Некоторое время атом в возбужденном состоянии не излучает.

> 1.

> > Б) Когда происходит переход атома в основное состояние?
> > 1) Скачком в начале излучения.
> > 2) Скачком в момент окончания излучения.
> > 3) Постепенно за время излучения.

> 3.

> Otvet na eti oba voprosa ocheviden - prosto amplituda perehoda iz vozbuzhdennogo v osnovnoe sosotyanie [g|e]zavisit ot vremeni kak \exp(-1/2gamma t).

> > В) Что считается временем жизни возбужденного состояния
> > (связанным с шириной уровня)?
> > 1) Время безизлучательной жизни.
> > 2) Время излучения.
> > 3) Сумма этих времен.

> Skladyvayutsa ne vremena zhizni a obratnye k nim velichiny - dephasing rates.

> > Прошу ответить, подумав. Если можно, обосновать. Или хотя бы
> > привести ссылку на авторитетную книжку (типа Ландау).

> Prochitai glavu pro nestazionarnuyu teoriyu vozmuschenii i izluchenie v uchebnike Davydova "Kvantovaya mehanika". Tam eto bolee ponyatno chem v Landavshize napisano.

Полностью согласен. Про спонтанное излучение можно прочитать
еще у
1) Стенхольм (название точно не помню, но он один:) )
2) Лоудон "Квантовая теороия света"
3) Мандель, Вольф, "Оптическая когерентность и квантовая оптика".
Время жизни уровня будет обратное к константе радиационной релаксации.


> > > Прошу ответить, подумав. Если можно, обосновать. Или хотя бы
> > > привести ссылку на авторитетную книжку (типа Ландау).

> > Prochitai glavu pro nestazionarnuyu teoriyu vozmuschenii i izluchenie v uchebnike Davydova "Kvantovaya mehanika". Tam eto bolee ponyatno chem v Landavshize napisano.

> Вопрос спонтанного излучения выходит за рамки квантовой механики; он относится к квантовой электродинамике, многие проблемы в которой ещё далеки от полного решения. В квантовой же механике вопросы излучения рассматриваются на основе полуфеноменологической теории Энштейна, согласно которой возбуждённые состояния атома считаются стационарными (с учётом, конечно, соотношения неопределённости). Время жизни определяется как величина, обратная коэффициенту Энштейна Anm для спонтанного излучения. Таким образом, если при t=0 в возбуждённом состоянии находятся No атомов, то со временем их кол-во будет уменьшаться как N=Noexp(-At). Соответствующим образом будет уменьшаться и общая энергия системы.

Ну это ты загнул:) (а на чем же я дисер защищал?:). Кроме процедуры квантования электромагнитного поля от квантовой электродинамики ничего не нужно. Единственный тонкий вопрос в этом отношении это Лэмбовский сдвиг уровней (конец 4 тома), но для первого рассмотрения его можно опустить.


> Ну это ты загнул:) (а на чем же я дисер защищал?:).

Mne tozhe nemnogo ploho ot prochteniya stalo. Ya tut kak raz svoi tekst redaktiruyu v kotorom vychislyaetsa spektr fotoluminiszenzii nekoei sistemy :))

> Kроме процедуры квантования электромагнитного поля от квантовой электродинамики ничего не нужно. Единственный тонкий вопрос в этом отношении это Лэмбовский сдвиг уровней (конец 4 тома), но для первого рассмотрения его можно опустить.

> I spin-orbital'noe vzaimodeistvie tozhe.


> > > Prochitai glavu pro nestazionarnuyu teoriyu vozmuschenii i izluchenie v uchebnike Davydova "Kvantovaya mehanika". Tam eto bolee ponyatno chem v Landavshize napisano.

> > Вопрос спонтанного излучения выходит за рамки квантовой механики; он относится к квантовой электродинамике, многие проблемы в которой ещё далеки от полного решения. В квантовой же механике вопросы излучения рассматриваются на основе полуфеноменологической теории Энштейна, согласно которой возбуждённые состояния атома считаются стационарными (с учётом, конечно, соотношения неопределённости).

> LOL :)))

Этим ты демонстрируешь полное непонимание основ квантовой механики. Не позорься.


> > > > Прошу ответить, подумав. Если можно, обосновать. Или хотя бы
> > > > привести ссылку на авторитетную книжку (типа Ландау).

> > > Prochitai glavu pro nestazionarnuyu teoriyu vozmuschenii i izluchenie v uchebnike Davydova "Kvantovaya mehanika". Tam eto bolee ponyatno chem v Landavshize napisano.

> > Вопрос спонтанного излучения выходит за рамки квантовой механики; он относится к квантовой электродинамике, многие проблемы в которой ещё далеки от полного решения. В квантовой же механике вопросы излучения рассматриваются на основе полуфеноменологической теории Энштейна, согласно которой возбуждённые состояния атома считаются стационарными (с учётом, конечно, соотношения неопределённости). Время жизни определяется как величина, обратная коэффициенту Энштейна Anm для спонтанного излучения. Таким образом, если при t=0 в возбуждённом состоянии находятся No атомов, то со временем их кол-во будет уменьшаться как N=Noexp(-At). Соответствующим образом будет уменьшаться и общая энергия системы.

> Ну это ты загнул:)

С чем именно ты не согласен?

> (а на чем же я дисер защищал?:).

А я откуда знаю.

> Кроме процедуры квантования электромагнитного поля от квантовой электродинамики ничего не нужно.

Не согласен.

> Единственный тонкий вопрос в этом отношении это Лэмбовский сдвиг уровней (конец 4 тома), но для первого рассмотрения его можно опустить.

Это просто умные слова, которые к делу не имеют никакого отношения.


> > > В школе мы проходили, что переход атома из возбужденного состояния
> > > в основное происходит скачком, мгновенно путем излучения фотона.
> > > В вузе мы читаем, что излучение кванта происходит за большое для атома
> > > время, при этом длина излучаемого цуга доходит до нескольких сантиметров.
> > > Кто сможет мне объяснить:
> > > А) Когда начинается излучение одного атома?
> > > Варианты ответов:
> > > 1) Начинается сразу после перехода атома в возбужденное состояние.
> > > 2) Некоторое время атом в возбужденном состоянии не излучает.

> > 1.

> > > Б) Когда происходит переход атома в основное состояние?
> > > 1) Скачком в начале излучения.
> > > 2) Скачком в момент окончания излучения.
> > > 3) Постепенно за время излучения.

> > 3.

> > Otvet na eti oba voprosa ocheviden - prosto amplituda perehoda iz vozbuzhdennogo v osnovnoe sosotyanie [g|e]zavisit ot vremeni kak \exp(-1/2gamma t).

> > > В) Что считается временем жизни возбужденного состояния
> > > (связанным с шириной уровня)?
> > > 1) Время безизлучательной жизни.
> > > 2) Время излучения.
> > > 3) Сумма этих времен.

> > Skladyvayutsa ne vremena zhizni a obratnye k nim velichiny - dephasing rates.

> > > Прошу ответить, подумав. Если можно, обосновать. Или хотя бы
> > > привести ссылку на авторитетную книжку (типа Ландау).

> > Prochitai glavu pro nestazionarnuyu teoriyu vozmuschenii i izluchenie v uchebnike Davydova "Kvantovaya mehanika". Tam eto bolee ponyatno chem v Landavshize napisano.

> Полностью согласен.

С чем ты согласен? С любым бредом, который несёт здесь D. B-ov? Дай свои ответы на три поставленных вопроса и обоснуй их.

> Про спонтанное излучение можно прочитать
> еще у
> 1) Стенхольм (название точно не помню, но он один:) )
> 2) Лоудон "Квантовая теороия света"
> 3) Мандель, Вольф, "Оптическая когерентность и квантовая оптика".

Сам-то ты читал эти книжки или только другим рекомендуешь? Ещё раз повторяю для малограмотных: вопрос спонтанного излучения в полном объёме в квантовой механике не решается.

> Время жизни уровня будет обратное к константе радиационной релаксации.

Так именно это и отрицает Д-бов, утверждая что излучение начинается сразу после перехода атома в возбужденное состояние. И ты соглашаешься с ним в начале своего письма.


> В школе мы проходили, что переход атома из возбужденного состояния
> в основное происходит скачком, мгновенно путем излучения фотона.
> В вузе мы читаем, что излучение кванта происходит за большое для атома
> время, при этом длина излучаемого цуга доходит до нескольких сантиметров.
> Кто сможет мне объяснить:
> А) Когда начинается излучение одного атома?
> Варианты ответов:
> 1) Начинается сразу после перехода атома в возбужденное состояние.
> 2) Некоторое время атом в возбужденном состоянии не излучает.
> Б) Когда происходит переход атома в основное состояние?
> 1) Скачком в начале излучения.
> 2) Скачком в момент окончания излучения.
> 3) Постепенно за время излучения.
> В) Что считается временем жизни возбужденного состояния
> (связанным с шириной уровня)?
> 1) Время безизлучательной жизни.
> 2) Время излучения.
> 3) Сумма этих времен.
> Прошу ответить, подумав. Если можно, обосновать. Или хотя бы
> привести ссылку на авторитетную книжку (типа Ландау).

Похоже зря Шредингер столько котов мысленно замучил.
После перехода атома в возбужденное состояние начинает жить суперпозиция состояний
|возбужденный атом>e-t/tau+
|атом в основном состоянии>|фотон>(1-et/tau).
tau--время жизни основного состояния.
Когда мы измерим вылетевший фотон, волновая функция редуцируется до атомя в основном состоянии и фотона.
Кстати, хорошая ссылка это Галицкий, Карнаков Коган -задачник, задача 14.1, а также многие последующие.
Леониду тоже крайне рекомендуется, перед тем как высказывать свое суперавторитетное мнение.


> В школе мы проходили, что переход атома из возбужденного состояния
> в основное происходит скачком, мгновенно путем излучения фотона.
> В вузе мы читаем, что излучение кванта происходит за большое для атома
> время, при этом длина излучаемого цуга доходит до нескольких сантиметров.
> Кто сможет мне объяснить:
> А) Когда начинается излучение одного атома?
> Варианты ответов:
> 1) Начинается сразу после перехода атома в возбужденное состояние.
> 2) Некоторое время атом в возбужденном состоянии не излучает.
> Б) Когда происходит переход атома в основное состояние?
> 1) Скачком в начале излучения.
> 2) Скачком в момент окончания излучения.
> 3) Постепенно за время излучения.
> В) Что считается временем жизни возбужденного состояния
> (связанным с шириной уровня)?
> 1) Время безизлучательной жизни.
> 2) Время излучения.
> 3) Сумма этих времен.
> Прошу ответить, подумав. Если можно, обосновать. Или хотя бы
> привести ссылку на авторитетную книжку (типа Ландау).

Похоже зря Шредингер столько котов мысленно замучил.
После перехода атома в возбужденное состояние начинает жить суперпозиция состояний
|возбужденный атом>e-t/tau+
|атом в основном состоянии>|фотон>(1-et/tau).
tau--время жизни основного состояния.
Когда мы измерим вылетевший фотон, волновая функция редуцируется до атомя в основном состоянии и фотона.
Кстати, хорошая ссылка это Галицкий, Карнаков Коган -задачник, задача 14.1, а также многие последующие.
Леониду тоже крайне рекомендуется, перед тем как высказывать свое суперавторитетное мнение.


> С чем ты согласен? С любым бредом, который несёт здесь D. B-ov? Дай свои ответы на три поставленных вопроса и обоснуй их.

> > Про спонтанное излучение можно прочитать
> > еще у
> > 1) Стенхольм (название точно не помню, но он один:) )
> > 2) Лоудон "Квантовая теороия света"
> > 3) Мандель, Вольф, "Оптическая когерентность и квантовая оптика".

> Сам-то ты читал эти книжки или только другим рекомендуешь? Ещё раз повторяю для малограмотных: вопрос спонтанного излучения в полном объёме в квантовой механике не решается.

Ответ для малограмотных. "Решается" мне известно где-то пяток способов вывода константы радиационной релаксации. Литературу я указал, если хочешь разобраться читай. Если этих книжек не найдешь, я могу ссылок еще подкинуть.

> > Время жизни уровня будет обратное к константе радиационной релаксации.

> Так именно это и отрицает Д-бов, утверждая что излучение начинается сразу после перехода атома в возбужденное состояние. И ты соглашаешься с ним в начале своего письма.

Одно другому не противоречит. Переход с верхнего уровня на нижний процесс не скачкообразный и излучение фотона также процесс не скачкообразный.


Нет времени подробно писать, однако ОЧЕНЬ ОЧЕНЬ рекомендую Базь, Зельдович, Переломов, "Рассеяние, реакции, распады в нерелятив. кв. механике", М., Наука, 1966.
Книга шикарная -- я ее штудировал третьекуром, еще в процессе прохождения (моими однокурсниками) квантов.
После нее в голове кристально ясное и четкое понимание квазистационарных состояний.


> > В школе мы проходили, что переход атома из возбужденного состояния
> > в основное происходит скачком, мгновенно путем излучения фотона.
> > В вузе мы читаем, что излучение кванта происходит за большое для атома
> > время, при этом длина излучаемого цуга доходит до нескольких сантиметров.
> > Кто сможет мне объяснить:
> > А) Когда начинается излучение одного атома?
> > Варианты ответов:
> > 1) Начинается сразу после перехода атома в возбужденное состояние.
> > 2) Некоторое время атом в возбужденном состоянии не излучает.
> > Б) Когда происходит переход атома в основное состояние?
> > 1) Скачком в начале излучения.
> > 2) Скачком в момент окончания излучения.
> > 3) Постепенно за время излучения.
> > В) Что считается временем жизни возбужденного состояния
> > (связанным с шириной уровня)?
> > 1) Время безизлучательной жизни.
> > 2) Время излучения.
> > 3) Сумма этих времен.
> > Прошу ответить, подумав. Если можно, обосновать. Или хотя бы
> > привести ссылку на авторитетную книжку (типа Ландау).

> Похоже зря Шредингер столько котов мысленно замучил.
> После перехода атома в возбужденное состояние начинает жить суперпозиция состояний
> |возбужденный атом>e-t/tau+
> |атом в основном состоянии>|фотон>(1-et/tau).
> tau--время жизни основного состояния.

Что значит время жизни основного состояния? Может возбуждённого? Тогда это не противоречит моему утверждению. В чём тогда пафос твоего последнего предложения?

> Когда мы измерим вылетевший фотон, волновая функция редуцируется до атомя в основном состоянии и фотона.
> Кстати, хорошая ссылка это Галицкий, Карнаков Коган -задачник, задача 14.1, а также многие последующие.
> Леониду тоже крайне рекомендуется, перед тем как высказывать свое суперавторитетное мнение.

Сам то ты какие ответы даёшь?


> Нет времени подробно писать, однако ОЧЕНЬ ОЧЕНЬ рекомендую Базь, Зельдович, Переломов, "Рассеяние, реакции, распады в нерелятив. кв. механике", М., Наука, 1966.
> Книга шикарная -- я ее штудировал третьекуром, еще в процессе прохождения (моими однокурсниками) квантов.
> После нее в голове кристально ясное и четкое понимание квазистационарных состояний.

Ну вот теперь все в сборе. Какие ты даёшь ответы на вопросы, поставленные salavata (имея кристально ясное и четкое понимание квазистационарных состояний)?


> > А) Когда начинается излучение одного атома?
> > Варианты ответов:
> > 1) Начинается сразу после перехода атома в возбужденное состояние.
> > 2) Некоторое время атом в возбужденном состоянии не излучает.

> Похоже зря Шредингер столько котов мысленно замучил.
> После перехода атома в возбужденное состояние начинает жить суперпозиция состояний
> |возбужденный атом>e-t/tau+
> |атом в основном состоянии>|фотон>(1-et/tau).
> tau--время жизни основного состояния.
> Когда мы измерим вылетевший фотон, волновая функция редуцируется до атомя в основном состоянии и фотона.

Какое мое понимание более правильное:
1) Эти формулы - чисто статистические для ансамбля атомов.
Любой атом может сразу излучить фотон, но большинство атомов
начинают излучение не сразу, а некоторое время пребывают
в возбужденном состоянии без излучения.
2) Все атомы (каждый в отдельности) сразу начинают излучать
в момент образования возбужденного состояния. Но если
попытаться измерить состояние, то есть вероятность, что
атом всосет обратно (отзовет) недоизлученный фотон и
окажется снова в возбужденном состоянии.
Если верно 2), то вопрос: а процесс излучения может
закончиться до измерения (или поглощения фотона другим атомом)?


> > А) Когда начинается излучение одного атома?
> > Варианты ответов:
> > 1) Начинается сразу после перехода атома в возбужденное состояние.
> > 2) Некоторое время атом в возбужденном состоянии не излучает.

> 1.

> > Б) Когда происходит переход атома в основное состояние?
> > 1) Скачком в начале излучения.
> > 2) Скачком в момент окончания излучения.
> > 3) Постепенно за время излучения.

> 3.

> Otvet na eti oba voprosa ocheviden - prosto amplituda perehoda iz vozbuzhdennogo v osnovnoe sosotyanie [g|e]zavisit ot vremeni kak \exp(-1/2gamma t).

> > В) Что считается временем жизни возбужденного состояния
> > (связанным с шириной уровня)?
> > 1) Время безизлучательной жизни.
> > 2) Время излучения.
> > 3) Сумма этих времен.

> Skladyvayutsa ne vremena zhizni a obratnye k nim velichiny - dephasing rates.

Спасибо, начинаю кое-что понимать. Но есть вопрос:
Если безизлучательной жизни нет, то с чем складывается
обратное время излучения?


> > С чем ты согласен? С любым бредом, который несёт здесь D. B-ov? Дай свои ответы на три поставленных вопроса и обоснуй их.

> > > Про спонтанное излучение можно прочитать
> > > еще у
> > > 1) Стенхольм (название точно не помню, но он один:) )
> > > 2) Лоудон "Квантовая теороия света"
> > > 3) Мандель, Вольф, "Оптическая когерентность и квантовая оптика".

> > Сам-то ты читал эти книжки или только другим рекомендуешь? Ещё раз повторяю для малограмотных: вопрос спонтанного излучения в полном объёме в квантовой механике не решается.

> Ответ для малограмотных.

Почему сразу на свой счёт?

> "Решается" мне известно где-то пяток способов вывода константы радиационной релаксации. Литературу я указал, если хочешь разобраться читай. Если этих книжек не найдешь, я могу ссылок еще подкинуть.

Со своей стороны рекомендую тебе:
1. П.А.Дирак, Принципы квантовой механики, Физматгиз, 1960
2. В.Гайтлер, Квантовая теория излучения, ИЛ, 1956
3. А.И.Ахиезер, В.Б.Берестецкий, Квантовая электродинамика, Наука, 1969

Если это будет слишком сложно для тебя, то советую прочесть
Richard Feynman's "QED: The Strange Theory of Light and
Matter". Очень хорошая книжка без формул.

> > > Время жизни уровня будет обратное к константе радиационной релаксации.

Вполне разумное утверждение.

> > Так именно это и отрицает Д-бов, утверждая что излучение начинается сразу после перехода атома в возбужденное состояние. И ты соглашаешься с ним в начале своего письма.

> Одно другому не противоречит. Переход с верхнего уровня на нижний процесс не скачкообразный и излучение фотона также процесс не скачкообразный.

Строго говоря, в квантовой механике все разрешённые состояния атома (получаемые при решении соответствующего уравнения Шреденгера) - как основное, так и возбуждённое, являются устойчивыми, стабильными. Нестабильность возбуждённых уровней обусловлена взаимодействием атомных электронов с виртуальным эл.-магн. полем, или с фотонным вакуумом. Поэтому для последовательного описания квантовых переходов в атоме, сопровождающихся излучением, нужно учитывать это взаимодействие. В простейшей же и до некоторой степени феноменологической теории Эйнштейна, созданой на основе квантовых представлений, атом, находящийся в возбуждённом состоянии, через некоторое время переходит в состояние с более низкой энергией, испуская при этом фотон. Время жизни в возбуждённом состоянии составляет для водорода величину порядка 10^-7..10^-8 сек. С временем жизни через соотношение неопределённости определяется и ширина уровня.


> Спасибо, начинаю кое-что понимать. Но есть вопрос:
> Если безизлучательной жизни нет, то с чем складывается
> обратное время излучения?

S nulem. Esli bezizluchatel'nyh perehodov net, to sootvetstvuyuschee vremya zhizni beskonechno.


> > > С чем ты согласен? С любым бредом, который несёт здесь D. B-ov? Дай свои ответы на три поставленных вопроса и обоснуй их.

> > > > Про спонтанное излучение можно прочитать
> > > > еще у
> > > > 1) Стенхольм (название точно не помню, но он один:) )
> > > > 2) Лоудон "Квантовая теороия света"
> > > > 3) Мандель, Вольф, "Оптическая когерентность и квантовая оптика".

> > > Сам-то ты читал эти книжки или только другим рекомендуешь? Ещё раз повторяю для малограмотных: вопрос спонтанного излучения в полном объёме в квантовой механике не решается.

> > Ответ для малограмотных.

> Почему сразу на свой счёт?

> > "Решается" мне известно где-то пяток способов вывода константы радиационной релаксации. Литературу я указал, если хочешь разобраться читай. Если этих книжек не найдешь, я могу ссылок еще подкинуть.

> Со своей стороны рекомендую тебе:
> 1. П.А.Дирак, Принципы квантовой механики, Физматгиз, 1960
> 2. В.Гайтлер, Квантовая теория излучения, ИЛ, 1956
> 3. А.И.Ахиезер, В.Б.Берестецкий, Квантовая электродинамика, Наука, 1969

Малость староваты, но для данного случая сойдут:).

> Если это будет слишком сложно для тебя, то советую прочесть
> Richard Feynman's "QED: The Strange Theory of Light and
> Matter". Очень хорошая книжка без формул.

> > > > Время жизни уровня будет обратное к константе радиационной релаксации.

> Вполне разумное утверждение.

> > > Так именно это и отрицает Д-бов, утверждая что излучение начинается сразу после перехода атома в возбужденное состояние. И ты соглашаешься с ним в начале своего письма.

> > Одно другому не противоречит. Переход с верхнего уровня на нижний процесс не скачкообразный и излучение фотона также процесс не скачкообразный.

> Строго говоря, в квантовой механике все разрешённые состояния атома (получаемые при решении соответствующего уравнения Шреденгера) - как основное, так и возбуждённое, являются устойчивыми, стабильными. Нестабильность возбуждённых уровней обусловлена взаимодействием атомных электронов с виртуальным эл.-магн. полем, или с фотонным вакуумом. Поэтому для последовательного описания квантовых переходов в атоме, сопровождающихся излучением, нужно учитывать это взаимодействие.

Кто ж спорит? Квантуем электромагнитное поле (Квантовая электродинимика). После записи гамильтониана идет чистая КМ.
Находим константу связи дипольном приближении (чистая квантовая механика). Используем процедуру Вигнера Вайскопфа для интегрирования уравнения Шредингера (чистая КМ).
Процедура приблизительно аналогична, что для аппарата волновой функции, что для атомно-фотонной матрицы плотности
плотности, что для операторов рождения в Гейзенберговском представлении, что для статистических уравнений Боголюбова.

Собственно от квантовой электродинамики требуется только коректная запись гамильтониана для электромагитного поля и ничего более.


> > > С чем ты согласен? С любым бредом, который несёт здесь D. B-ov? Дай свои ответы на три поставленных вопроса и обоснуй их.

> > > > Про спонтанное излучение можно прочитать
> > > > еще у
> > > > 1) Стенхольм (название точно не помню, но он один:) )
> > > > 2) Лоудон "Квантовая теороия света"
> > > > 3) Мандель, Вольф, "Оптическая когерентность и квантовая оптика".

> > > Сам-то ты читал эти книжки или только другим рекомендуешь? Ещё раз повторяю для малограмотных: вопрос спонтанного излучения в полном объёме в квантовой механике не решается.

> > Ответ для малограмотных.

> Почему сразу на свой счёт?

> > "Решается" мне известно где-то пяток способов вывода константы радиационной релаксации. Литературу я указал, если хочешь разобраться читай. Если этих книжек не найдешь, я могу ссылок еще подкинуть.

> Со своей стороны рекомендую тебе:
> 1. П.А.Дирак, Принципы квантовой механики, Физматгиз, 1960
> 2. В.Гайтлер, Квантовая теория излучения, ИЛ, 1956
> 3. А.И.Ахиезер, В.Б.Берестецкий, Квантовая электродинамика, Наука, 1969

Малость староваты, но для данного случая сойдут:).

> Если это будет слишком сложно для тебя, то советую прочесть
> Richard Feynman's "QED: The Strange Theory of Light and
> Matter". Очень хорошая книжка без формул.

> > > > Время жизни уровня будет обратное к константе радиационной релаксации.

> Вполне разумное утверждение.

> > > Так именно это и отрицает Д-бов, утверждая что излучение начинается сразу после перехода атома в возбужденное состояние. И ты соглашаешься с ним в начале своего письма.

> > Одно другому не противоречит. Переход с верхнего уровня на нижний процесс не скачкообразный и излучение фотона также процесс не скачкообразный.

> Строго говоря, в квантовой механике все разрешённые состояния атома (получаемые при решении соответствующего уравнения Шреденгера) - как основное, так и возбуждённое, являются устойчивыми, стабильными. Нестабильность возбуждённых уровней обусловлена взаимодействием атомных электронов с виртуальным эл.-магн. полем, или с фотонным вакуумом. Поэтому для последовательного описания квантовых переходов в атоме, сопровождающихся излучением, нужно учитывать это взаимодействие.

Кто ж спорит? Квантуем электромагнитное поле (Квантовая электродинимика). После записи гамильтониана идет чистая КМ.
Находим константу связи дипольном приближении (чистая квантовая механика). Используем процедуру Вигнера Вайскопфа для интегрирования уравнения Шредингера (чистая КМ).
Процедура приблизительно аналогична, что для аппарата волновой функции, что для атомно-фотонной матрицы плотности
плотности, что для операторов рождения в Гейзенберговском представлении, что для статистических уравнений Боголюбова.

Собственно от квантовой электродинамики требуется только коректная запись гамильтониана для электромагитного поля и ничего более.


> Какое мое понимание более правильное:
> 1) Эти формулы - чисто статистические для ансамбля атомов.
> Любой атом может сразу излучить фотон, но большинство атомов
> начинают излучение не сразу, а некоторое время пребывают
> в возбужденном состоянии без излучения.
> 2) Все атомы (каждый в отдельности) сразу начинают излучать
> в момент образования возбужденного состояния. Но если
> попытаться измерить состояние, то есть вероятность, что
> атом всосет обратно (отзовет) недоизлученный фотон и
> окажется снова в возбужденном состоянии.
> Если верно 2), то вопрос: а процесс излучения может
> закончиться до измерения (или поглощения фотона другим атомом)?

Верно 2). И заданный тобой вопрос пожалуй самый нетривиальный в этой области. Тут есть несколько аспектов:
a)Атом (говорю об отдельном атоме) будет излучать не один фотон. Он будет излучать фотоны во все моды поля. При этом сумма вероятностей излучения по всем модам поля за время от (0 до бесконечности) равна единице (то бишь атом перешел в нижнее состояние).
б)Считаем что детектор не влияет на моды поля (для большого объема резонатора это верно)заданы поглащающие граничные условия, тогда вероятность детектора обнаружить фотон в моде пропорциональна потоку энергии (вектору пойтинга) данной моды, который в свою очередь пропорционален числу фотонов в данной моде. Если детектор идеальный то за время от (0 до бесконечности) он зарегистрирует какой-либо фотон с вероятностью единица. При этом необходимо записать кинетическое уравнение для числа фотонов в моде: число фотонов в моде будет убывать пропорционально уходящему потоку энергии.
Если мы не учитываем влияние излученного поля на атом, то детектор на скорость распада не влияет.
в) Если детектор влияет (связан) с модами поля то вообще говоря он будет влиять на скорость распада (но опять таки не скачкообразно). По хорошему тогда надо рассматривать совместное уравнение Шредингера и рассматривать детектор как квантовый объект (что обычно никто не делает так как не очень понятно как).


> > Какое мое понимание более правильное:
> > 1) Эти формулы - чисто статистические для ансамбля атомов.
> > Любой атом может сразу излучить фотон, но большинство атомов
> > начинают излучение не сразу, а некоторое время пребывают
> > в возбужденном состоянии без излучения.
> > 2) Все атомы (каждый в отдельности) сразу начинают излучать
> > в момент образования возбужденного состояния. Но если
> > попытаться измерить состояние, то есть вероятность, что
> > атом всосет обратно (отзовет) недоизлученный фотон и
> > окажется снова в возбужденном состоянии.
> > Если верно 2), то вопрос: а процесс излучения может
> > закончиться до измерения (или поглощения фотона другим атомом)?

> Верно 2).

Ага, сначала атом потихоньку за время t выдавливает из себя фотон, а если мы захотим посмотреть его, быстренько всасывает назад :).

> a)Атом (говорю об отдельном атоме) будет излучать не один фотон.

Вот как!? При переходе электрона из возбуждённого состояния в основное уединённый атом водорода будет излучать не один фотон? А всасывает он их по одному или все вместе? Мне нравится эта теория. Давай обсудим это на Форуме новых теорий (а то я чувствую нас тут сейчас забанят).

> б)Считаем что детектор не влияет на моды поля (для большого объема резонатора это верно) заданы поглащающие граничные условия, ...

А откуда тут ещё резонатор взялся?

[..]

> в) Если детектор влияет (связан) с модами поля

Про какие моды поля ты всё время говоришь? Имеется уединённый атом в бесконечном пространстве, который спонтанно излучает. Нет никаких индуцированных переходов.

> то вообще говоря он будет влиять на скорость распада (но опять таки не скачкообразно).

Ну это вообще новое слово в квантовой электронике.

>По хорошему тогда надо рассматривать совместное уравнение Шредингера и рассматривать детектор как квантовый объект (что обычно никто не делает так как не очень понятно как).

Ну что тебя так на лазерах заклинило.


> Вот как!? При переходе электрона из возбуждённого состояния в основное уединённый атом водорода будет излучать не один фотон? А всасывает он их по одному или все вместе? Мне нравится эта теория. Давай обсудим это на Форуме новых теорий (а то я чувствую нас тут сейчас забанят).

Я советую вспомнить как строиться квантовая механика. Можно начать с физ. смысла волновой функции по-моему второй параграф 3 тома Ландау.

> > б)Считаем что детектор не влияет на моды поля (для большого объема резонатора это верно) заданы поглащающие граничные условия, ...

> А откуда тут ещё резонатор взялся?

Если ты помнишь процедуру квантования поля то там фигурирует
объем квантования (резонатор) (он собственно и в константу связи входит).

> > в) Если детектор влияет (связан) с модами поля

> Про какие моды поля ты всё время говоришь? Имеется уединённый атом в бесконечном пространстве, который спонтанно излучает. Нет никаких индуцированных переходов.

Моды объема квантования . Бесконечное пространство как ты должен помнить описывается при объеме квантования стремящемся к бесконечности.

> > то вообще говоря он будет влиять на скорость распада (но опять таки не скачкообразно).
> Ну это вообще новое слово в квантовой электронике.

Прочитай про эффект Парселла (Purcell) подавление спонтанного излучения в резонаторе, фотонные кристалы и далее по ссылкам.

> >По хорошему тогда надо рассматривать совместное уравнение Шредингера и рассматривать детектор как квантовый объект (что обычно никто не делает так как не очень понятно как).
> Ну что тебя так на лазерах заклинило.
Скорее уж на квантовой оптике:)
Ну а тебя судя повсему заклинило на постулутах Бора.


> > Спасибо, начинаю кое-что понимать. Но есть вопрос:
> > Если безизлучательной жизни нет, то с чем складывается
> > обратное время излучения?

> S nulem. Esli bezizluchatel'nyh perehodov net, to sootvetstvuyuschee vremya zhizni beskonechno.


> > Спасибо, начинаю кое-что понимать. Но есть вопрос:
> > Если безизлучательной жизни нет, то с чем складывается
> > обратное время излучения?

Безизлучательные переходы могут быть обусловлены столкновениями атомов друг с другом или с чем либо еще.

> S nulem. Esli bezizluchatel'nyh perehodov net, to sootvetstvuyuschee vremya zhizni beskonechno.


> > > Переход с верхнего уровня на нижний процесс не скачкообразный и излучение фотона также процесс не скачкообразный.

Ссылку плиз.

> Кто ж спорит? Квантуем электромагнитное поле (Квантовая электродинимика).

Здесь нужно подробнее: что и как ты будешь квантовать.

> Находим константу связи дипольном приближении (чистая квантовая механика).

Дипольное приближение - физическая модель, которая даёт верные значения коэффициентов индуцированного и спонтанного излучения, но не объясняет, почему это излучение происходит.

> Используем процедуру Вигнера Вайскопфа для интегрирования уравнения Шредингера (чистая КМ). Процедура приблизительно аналогична, что для аппарата волновой функции, что для атомно-фотонной матрицы плотности плотности, что для операторов рождения в Гейзенберговском представлении, что для статистических уравнений Боголюбова.

Мы обсуждаем принципиальные моменты, а не то каким способом интегрировать уравнения Шредингера. Я как бы тоже могу привести кучи звонких имён и методов, которые ничего не поясняют в физике явления.

> Собственно от квантовой электродинамики требуется только коректная запись гамильтониана для электромагитного поля и ничего более.

Ну ладно, предположим, что ты всё проинтегрировал, что хотел. И что является результатом этих вычислений?


> > Вот как!? При переходе электрона из возбуждённого состояния в основное уединённый атом водорода будет излучать не один фотон? А всасывает он их по одному или все вместе? Мне нравится эта теория. Давай обсудим это на Форуме новых теорий (а то я чувствую нас тут сейчас забанят).

> Я советую вспомнить как строиться квантовая механика. Можно начать с физ. смысла волновой функции по-моему второй параграф 3 тома Ландау.

Ну вспомни, если тебе нужно.

> > > б)Считаем что детектор не влияет на моды поля (для большого объема резонатора это верно) заданы поглащающие граничные условия, ...

> > А откуда тут ещё резонатор взялся?

> Если ты помнишь процедуру квантования поля то там фигурирует объем квантования (резонатор) (он собственно и в константу связи входит).

Но у нас то нет резонатора. У нас уединённый атом в бесконечном пространстве.

> > > в) Если детектор влияет (связан) с модами поля

> > Про какие моды поля ты всё время говоришь? Имеется уединённый атом в бесконечном пространстве, который спонтанно излучает. Нет никаких индуцированных переходов.

> Моды объема квантования. Бесконечное пространство как ты должен помнить описывается при объеме квантования стремящемся к бесконечности.

А чего ты в этом бесконечном пространстве квантуешь? Внешнего электромагнитного поля нет. Никаких поглощающих и излучающих стенок нет. Сам атом электронейтрален.

> > > то вообще говоря он будет влиять на скорость распада (но опять таки не скачкообразно).
> > Ну это вообще новое слово в квантовой электронике.

> Прочитай про эффект Парселла (Purcell) подавление спонтанного излучения в резонаторе, фотонные кристалы и далее по ссылкам.

Снова, при чём тут резонаторы и фотонные кристаллы? В постановке задачи они где-нибудь фигурировали?

> > >По хорошему тогда надо рассматривать совместное уравнение Шредингера и рассматривать детектор как квантовый объект (что обычно никто не делает так как не очень понятно как).
> > Ну что тебя так на лазерах заклинило.
> Скорее уж на квантовой оптике:)
> Ну а тебя судя повсему заклинило на постулутах Бора.

Без комментария.


> > > С чем ты согласен? С любым бредом, который несёт здесь D. B-ov?

Snova hochesh chtoby tebya publichno opustili?

> > > Сам-то ты читал эти книжки или только другим рекомендуешь? Ещё раз повторяю для малограмотных: вопрос спонтанного излучения в полном объёме в квантовой механике не решается.

Chto znachit v "polnom ob'eme"? Da, konechno, v nerelyativistskoi kvantovoi mehanike dlya opisaniya vzaimodeistviya kvantovoi sistemy s elektromagnitnym polem ispol'zuetsa effektivnyi nerelyativistskii Hamil'tonian Pauli. Smotri Landavshtza 3 tom. Takoe priblizhenie horosho kogda energii fotonov mnogo men'she mass chastits. Otlichno rabotaet pri opisanii atomnyh perehodov.

> > > Так именно это и отрицает Д-бов, утверждая что излучение начинается сразу после перехода атома в возбужденное состояние. И ты соглашаешься с ним в начале своего письма.

> > Одно другому не противоречит. Переход с верхнего уровня на нижний процесс не скачкообразный и излучение фотона также процесс не скачкообразный.

Prosto Leonid do sih por ne razobralsya chto takoe kvantovanie elektromagnitnogo polya. Poetomu on dumaet, chto foton eto nekii sharik kotoryi libo est' libo ego net. A esli est', to on vsegda imeet opredelennye koordinaty i impul's.

> Строго говоря, в квантовой механике все разрешённые состояния атома (получаемые при решении соответствующего уравнения Шреденгера) - как основное, так и возбуждённое, являются устойчивыми, стабильными. Нестабильность возбуждённых уровней обусловлена взаимодействием атомных электронов с виртуальным эл.-магн. полем, или с фотонным вакуумом.

Kak mnogo krasivyh slov :))
Vzaimodeistvie v kalibrovke divA=0 est'

summa po vsem chastitsam -1/m pA + 1/2m A^2 + gsH

> Поэтому для последовательного описания квантовых переходов в атоме, сопровождающихся излучением, нужно учитывать это взаимодействие.

Chto mozhno uvidet' v uchebnike Davydova po kvantovoi mehanike, kotoryi ty ne hochesh vyuchit'.

> В простейшей же и до некоторой степени феноменологической теории Эйнштейна, созданой на основе квантовых представлений, атом, находящийся в возбуждённом состоянии, через некоторое время переходит в состояние с более низкой энергией, испуская при этом фотон. Время жизни в возбуждённом состоянии составляет для водорода величину порядка 10^-7..10^-8 сек. С временем жизни через соотношение неопределённости определяется и ширина уровня.

PS: Kak familiya u prepoda kotoryi tebe vse eto skazal?


Leonid, ty v svoem pervom soobschenii vyskazalsya o tom chto vopros ob izluchenii atoma mozhno reshit' tol'ko s pomoschyu kvantovoi elektrodinamiki. Mozhesh bolee podrobno poyasnit' chto imenno i kak nado vychislyat' ispol'zuya QED. A takzhe mozhesh li obosnovat' ispol'zuya QED chto atom budet izluchat' mgnovenno perehodya iz vozbuzhdennogo v osnovnoe sostoyanie.


> > Какое мое понимание более правильное:
> >
> > 1) Эти формулы - чисто статистические для ансамбля атомов.
> > Любой атом может сразу излучить фотон, но большинство атомов
> > начинают излучение не сразу, а некоторое время пребывают
> > в возбужденном состоянии без излучения. Излучать атом
> > начинает случайно из-за квантовых флуктуаций вакуума.
> >
> > 2) Все атомы (каждый в отдельности) сразу начинают излучать
> > в момент образования возбужденного состояния. Но если
> > попытаться измерить состояние, то есть вероятность, что
> > атом всосет обратно (отзовет) недоизлученный фотон и
> > окажется снова в возбужденном состоянии.

> Верно 2).

Понятно. А какой простой опыт доказывает, что верно 2?
Я понимаю, что "справедливость современной физики доказана
всей совокупностью экспериментальных данных и практики".
Но, может быть, есть какой-то конкретный эксперимент для
этого случая?


> > Похоже зря Шредингер столько котов мысленно замучил.
> > После перехода атома в возбужденное состояние начинает жить суперпозиция состояний
> > |возбужденный атом>e-t/tau+
> > |атом в основном состоянии>|фотон>(1-et/tau).
> > tau--время жизни основного состояния.
> > Когда мы измерим вылетевший фотон, волновая функция редуцируется до атомя в основном состоянии и фотона.

Begemot tozhe ne vyderzhal :))

> Какое мое понимание более правильное:
> 1) Эти формулы - чисто статистические для ансамбля атомов.

Eti formuly chisto kvantovomehanicheskie. Dlya odnogo atoma.

> Любой атом может сразу излучить фотон, но большинство атомов
> начинают излучение не сразу, а некоторое время пребывают
> в возбужденном состоянии без излучения.

Neverno. Ty pytaeshsya perevesti na yazyk klassicheskoi mehaniki to chto ne mozhet byt' ei opisano.

> 2) Все атомы (каждый в отдельности) сразу начинают излучать
> в момент образования возбужденного состояния. Но если
> попытаться измерить состояние, то есть вероятность, что
> атом всосет обратно (отзовет) недоизлученный фотон и
> окажется снова в возбужденном состоянии.

Mozhno konechno myslit' chto atom vsasyvaet foton :)) No pravil'no govorit' to chto esli elektromagnitnoe pole imeet volnovuyu funkziyu \alpha a^+_k |0>, gde a^+_k - operator rozhdeniya fotona s naborom kvantovyh chisel k, \alpha - amplituda, to tvoi detektor budet merit' foton v sostoyanii k s veroyatnost'yu \alpha^2.

> Если верно 2), то вопрос: а процесс излучения может
> закончиться до измерения (или поглощения фотона другим атомом)?

Kak ya ponyal tvoi vopros takoi: "Pust' v nachal'nyi moment vremeni t_0 amplituda fotona v mode ravna nulyu. Mozhet li okazat'sya tak, chto cherez nekotoroe konecnoe vremya t-t_0 eta amplituda stanet ravnoi edinize?" Grubo govorya, ty hochesh chtoby reshenie uravnenii dvizheniya dlya amplitud perehodov obrashalos' v nul' za konechnoe vremya. To est' chtoby nekotoraya podsistema vzaimodeistvuyushaya s nekotoroi vneshnei podsistemoi perehodila v osnovnoe sostoyanie za konechnoe vremya. Imho, v pinzipe, etomu nichto ne meshaet. No, kak ty ponimaesh, kogda odin atom prosto izluchaet odin foton eto ne tak.


> > > Какое мое понимание более правильное:
> > >
> > > 1) Эти формулы - чисто статистические для ансамбля атомов.
> > > Любой атом может сразу излучить фотон, но большинство атомов
> > > начинают излучение не сразу, а некоторое время пребывают
> > > в возбужденном состоянии без излучения. Излучать атом
> > > начинает случайно из-за квантовых флуктуаций вакуума.
> > >
> > > 2) Все атомы (каждый в отдельности) сразу начинают излучать
> > > в момент образования возбужденного состояния. Но если
> > > попытаться измерить состояние, то есть вероятность, что
> > > атом всосет обратно (отзовет) недоизлученный фотон и
> > > окажется снова в возбужденном состоянии.

> > Верно 2).

> Понятно. А какой простой опыт доказывает, что верно 2?
> Я понимаю, что "справедливость современной физики доказана
> всей совокупностью экспериментальных данных и практики".
> Но, может быть, есть какой-то конкретный эксперимент для
> этого случая?

Poidi na lyubuyu nauchnuyu bazu dannyh i sdelai poisk na "Schrodinger-cat-state", "nondemolishing measurement" etc.


> > > > Какое мое понимание более правильное:
> > > >
> > > > 1) Эти формулы - чисто статистические для ансамбля атомов.
> > > > Любой атом может сразу излучить фотон, но большинство атомов
> > > > начинают излучение не сразу, а некоторое время пребывают
> > > > в возбужденном состоянии без излучения. Излучать атом
> > > > начинает случайно из-за квантовых флуктуаций вакуума.
> > > >
> > > > 2) Все атомы (каждый в отдельности) сразу начинают излучать
> > > > в момент образования возбужденного состояния. Но если
> > > > попытаться измерить состояние, то есть вероятность, что
> > > > атом всосет обратно (отзовет) недоизлученный фотон и
> > > > окажется снова в возбужденном состоянии.

> > > Верно 2).

> > Понятно. А какой простой опыт доказывает, что верно 2)?
> > Я понимаю, что "справедливость современной физики доказана
> > всей совокупностью экспериментальных данных и практики".
> > Но, может быть, есть какой-то конкретный эксперимент для
> > этого случая?

> Poidi na lyubuyu nauchnuyu bazu dannyh i sdelai poisk na "Schrodinger-cat-state", "nondemolishing measurement" etc.

А как пойти на научную базу данных? Имеется в виду поиск этих фраз через google?
Вообще-то мне достаточно опыта, опровергающего 1).


> Leonid, ty v svoem pervom soobschenii vyskazalsya o tom chto vopros ob izluchenii atoma mozhno reshit' tol'ko s pomoschyu kvantovoi elektrodinamiki. Mozhesh bolee podrobno poyasnit' chto imenno i kak nado vychislyat' ispol'zuya QED. A takzhe mozhesh li obosnovat' ispol'zuya QED chto atom budet izluchat' mgnovenno perehodya iz vozbuzhdennogo v osnovnoe sostoyanie.

Моё утверждение состояло в том, что в квантовой механике (если взять за образец, скажем, 3-ий том Ландафшица) можно расчитать константы спонтанного и индуцированного излучения, но нельзя объяснить причины такого излучения. Если атом находится в возбуждённом состоянии в отсутствии внешнего воздействия, то квантовая механика утверждает, что он будет сколь угодно долго находится в этом состоянии. Состояния с определённой энергией стационарны, а энергия есть интеграл движения. Между тем опыт показывает, что атом сам собой будет переходить в нормальное состояние, излучая свет. Поэтому, базируясь на соотношениях Энштейна, квантовая механика рассматривает физическую модель спонтанного излучения, когда атом, находясь некоторое малое время в возбуждённом состоянии переходит затем мгновенно в основное состояние. Квантовая электродинамика существенно корректирует эти представления, вводя понятие поля виртуальных фотонов. Таким образом моё утверждение относится исключительно к тому, как процесс излучения описывает квантовая механика, но не квантовая электродинамика. О том, как процесс исзлучения описывается в квантовой электродинамике ты и сам знаешь (удивлюсь, если нет :-) ). И, наконец, нельзя вообще ставить вопрос о том, а как же происходит на самом деле. Физика не решает этот вопрос.


> > > > > Какое мое понимание более правильное:
> > > > >
> > > > > 1) Эти формулы - чисто статистические для ансамбля атомов.
> > > > > Любой атом может сразу излучить фотон, но большинство атомов
> > > > > начинают излучение не сразу, а некоторое время пребывают
> > > > > в возбужденном состоянии без излучения. Излучать атом
> > > > > начинает случайно из-за квантовых флуктуаций вакуума.
> > > > >
> > > > > 2) Все атомы (каждый в отдельности) сразу начинают излучать
> > > > > в момент образования возбужденного состояния. Но если
> > > > > попытаться измерить состояние, то есть вероятность, что
> > > > > атом всосет обратно (отзовет) недоизлученный фотон и
> > > > > окажется снова в возбужденном состоянии.

> > > > Верно 2).

> > > Понятно. А какой простой опыт доказывает, что верно 2)?
> > > Я понимаю, что "справедливость современной физики доказана
> > > всей совокупностью экспериментальных данных и практики".
> > > Но, может быть, есть какой-то конкретный эксперимент для
> > > этого случая?

> > Poidi na lyubuyu nauchnuyu bazu dannyh i sdelai poisk na "Schrodinger-cat-state", "nondemolishing measurement" etc.

> А как пойти на научную базу данных? Имеется в виду поиск этих фраз через google?
> Вообще-то мне достаточно опыта, опровергающего 1).

Nu vot i posmotri na takie ssylki. Kak ty dolzhen ponimat', pri vzaimodeistvii fotona s klassicheskim izmeritel'nym priborom obyazatel'no proishodit "redukziya volnovogo paketa". Imenno, obychno tvoi datchik ustroen tak chtoby izmeryat' ne otdel'nye kvantovye sostoyaniya (naprimer sobstvennye sostoyaniya elektromagnitnogo polya v mikrorezonatore), a superpozizii makroskopicheskogo chisla sostoyanii. To est' ty vmesto sostoyaniya |psi(k)> ty mozhesh izmeryat' tol'ko amplitudy , kvadrat modulya kotoroi est' ves sostoyaniya |psi(k)> v superpozitzii |packet(q)>. Napimer vnesya v mikrorezonator szinzillyazionnyi schetchik ty vmesto raspredeleniya polya budesh izmeryat' otdel'nye vspyshki v tvoem schetchike. No eto ne znachit chto v mikrorezonatore letayut lokalizovannye fotony, a prosto tvoi schetchik sobiraet iz sobstvennyh sostoyanii takoi volnovoi paket.

Zamechu, kstati chto nablyudenie lokalizovannogo fotona (vspyshka v szinzilyazionnom schetchike) budet davat' izmerenie atoma v superpozitzii vozbuzhdennogo i osnovnogo sostoyanii. Tak kak takoi izmerennyi foton ne imeet opredelennoi energii. A kak izvestno sostoyaniya atoma s opredelennoi energiei yavlyayutsa entangled states s sostoyaniyami elektromagnitnogo polya s opredelennoi energiei
|e> |0_k> + |g> |1_k>,
gde |g> i |e> - osnovnoe i vozbuzhdennoe sostoyanie atoma, |n_k> - n fotonov v mode k.


> > Leonid, ty v svoem pervom soobschenii vyskazalsya o tom chto vopros ob izluchenii atoma mozhno reshit' tol'ko s pomoschyu kvantovoi elektrodinamiki. Mozhesh bolee podrobno poyasnit' chto imenno i kak nado vychislyat' ispol'zuya QED. A takzhe mozhesh li obosnovat' ispol'zuya QED chto atom budet izluchat' mgnovenno perehodya iz vozbuzhdennogo v osnovnoe sostoyanie.

> Моё утверждение состояло в том, что в квантовой механике (если взять за образец, скажем, 3-ий том Ландафшица) можно расчитать константы спонтанного и индуцированного излучения, но нельзя объяснить причины такого излучения. Если атом находится в возбуждённом состоянии в отсутствии внешнего воздействия, то квантовая механика утверждает, что он будет сколь угодно долго находится в этом состоянии. Состояния с определённой энергией стационарны, а энергия есть интеграл движения. Между тем опыт показывает, что атом сам собой будет переходить в нормальное состояние, излучая свет. Поэтому, базируясь на соотношениях Энштейна, квантовая механика рассматривает физическую модель спонтанного излучения, когда атом, находясь некоторое малое время в возбуждённом состоянии переходит затем мгновенно в основное состояние. Квантовая электродинамика существенно корректирует эти представления, вводя понятие поля виртуальных фотонов. Таким образом моё утверждение относится исключительно к тому, как процесс излучения описывает квантовая механика, но не квантовая электродинамика. О том, как процесс исзлучения описывается в квантовой электродинамике ты и сам знаешь (удивлюсь, если нет :-) ). И, наконец, нельзя вообще ставить вопрос о том, а как же происходит на самом деле. Физика не решает этот вопрос.

Teper' ya primerno ponimayu chto ty hotel skazat'. Deistvitel'no, elektromagnitnoe pole kak kvantovyi ob'ekt mozhet byt' postulirovano tol'ko s pomoshyu QED (ili, esli ugodno, edinoi teorii elektroslabogo vzaimodeistviya :)) kak relyativistskoe kvantovoe pole. Imenno ob etom govoril Volody, ssylayas' na prozeduru kvantovaniya elektromagnitnogo polya v 4 tome Landau. No potom ty mozhesh spokoino rabotat' s etim polem v nerelyativistskoi kvantovoi mehanike. Imenno, Hamil'tonian nevzaimodeistvuyuschih fotonov

H = 1/8pi [(d A/d t)^2 +(rot A)^2],

gde operator vektornogo potenziala A vyrazhen cherez operatory rozhdeniya i unichtozheniya fotonov v modah. Tipa, esli ne glyuchu, s tochnost'yu do nekoei normirovochnoi konstanty

A = summa_k 1/sqrt( E(k) ) [a_k e^(ikr-iE(k)t) + Hermitean conjugated ],

gde E(k) - energiya fotona v mode k.

Zatem ty pishesh Hamil'tonian Pauli dlya vzaimodeistviya polya s elektronami, reshaesh uravneniya Schrodingera (na samom dele, delaesh nizhschie popravki teorii vozmushenii, naprimer prosto zolotoe pravilo Fermi) i nahodish kak zatuhayut vozbuzhdenniye sosotyaniya. Sootnosheniya Einshteina pri etom poluchayutsa avtomaticheski - amplituda perehoda budet sostoyat' iz dvuh slagaemyh, odin iz kotoryh proporzionalen n_k - chislu fotonov v sostoyanii k, a drugoi ot nego ne zavisit. Pervoe slagaemoe obzyvaetsa "vynuzhdennoe izluchenie", a vtoroe "spontannoe izluchenie". Prosto Einshteina doperlo vvesti dva takih slagaemyh fenomenologicheski eshe do sozdaniya kvantovoi mehaniki, potomu chto muzhik byl ochen' krutym sekarem.

A prozess izlucheniya v QED opisyvaetsa tocno takzhe kak i v nerelyativistskoi kvantovoi mehanike. Prinzipial'naya razniza lish v vide matrichnyh elementov kotorye my berem v pravile Fermi. Posmotri kak reshaetsa zadacha ob izluchenii fotona elektronom v prisutstvii kulonovskogo polya yadra. Tam kulonovskoe pole yadra rassmatrivaetsa kak vozmuschenie v bornovskom priblizhenii, ravno kak i elektron-fotonnoe vzaimodeistvie. A v predel'nom sluchae sil'nogo kulonovskogo vzaimodeistviya kogda elektron obrazuet svyazannoe sostoyanie (to bish atom) nuzhno brat' elektron ne kak ploskuyu volnu - komponentu polya Diraka v svobodnom prostranstve, a kak atomnye orbitali. I mozhno ispol'zovat' dipol'noe priblizhenie (esli matrichnyi element dipol'nogo momenta [e | d | g] ne raven 0). Esli raven, to znachit po dipol'nym pravilam otbora perehoda ne budet i nado smotret' vyshie momenty.

Et cetera. V obshem, ty ponyal.


> Zamechu, kstati chto nablyudenie lokalizovannogo fotona (vspyshka v szinzilyazionnom schetchike) budet davat' izmerenie atoma v superpozitzii vozbuzhdennogo i osnovnogo sostoyanii. Tak kak takoi izmerennyi foton ne imeet opredelennoi energii. A kak izvestno sostoyaniya atoma s opredelennoi energiei yavlyayutsa entangled states s sostoyaniyami elektromagnitnogo polya s opredelennoi energiei
> |e> |0_k> + |g> |1_k>,
> gde |g> i |e> - osnovnoe i vozbuzhdennoe sostoyanie atoma, |n_k> - n fotonov v mode k.

$$ Ili ya zdes' glyuchu ??


> Snova hochesh chtoby tebya publichno opustili?

Бедняга, кто же тебя так в буржуинии обижает? Профессорэ - гад? Женщины нет? Поэтому ты уже загадил весь физтеховский форум так, что нормальному человеку туда написать стыдно? Сюда перебрался? Ходишь по всяким интернет-кафе и хамишь, stebaeshsya, где модератор разрешает? А по жизни наверное покладистый такой, перед всеми заискиваешь. Да? Мне честно, без иронии, тебя жалко.

> > > > Сам-то ты читал эти книжки или только другим рекомендуешь? Ещё раз повторяю для малограмотных: вопрос спонтанного излучения в полном объёме в квантовой механике не решается.

> Chto znachit v "polnom ob'eme"? Da, konechno, v nerelyativistskoi kvantovoi mehanike dlya opisaniya vzaimodeistviya kvantovoi sistemy s elektromagnitnym polem ispol'zuetsa effektivnyi nerelyativistskii Hamil'tonian Pauli. Smotri Landavshtza 3 tom. Takoe priblizhenie horosho kogda energii fotonov mnogo men'she mass chastits. Otlichno rabotaet pri opisanii atomnyh perehodov.

Нет у нас никакого "vzaimodeistviya kvantovoi sistemy s elektromagnitnym polem". Так что это тут ни к селу, ни к городу.

> > > > Так именно это и отрицает Д-бов, утверждая что излучение начинается сразу после перехода атома в возбужденное состояние. И ты соглашаешься с ним в начале своего письма.

> > > Одно другому не противоречит. Переход с верхнего уровня на нижний процесс не скачкообразный и излучение фотона также процесс не скачкообразный.

> Prosto Leonid do sih por ne razobralsya chto takoe kvantovanie elektromagnitnogo polya. Poetomu on dumaet, chto foton eto nekii sharik kotoryi libo est' libo ego net. A esli est', to on vsegda imeet opredelennye koordinaty i impul's.

Судя по твоему непониманию соотношения неопределённости, которое ты продемонстрировал здесь пару месяцев назад (сообщение №7785), скорее ты так думаешь.

> > Поэтому для последовательного описания квантовых переходов в атоме, сопровождающихся излучением, нужно учитывать это взаимодействие.

> Chto mozhno uvidet' v uchebnike Davydova po kvantovoi mehanike, kotoryi ty ne hochesh vyuchit'.

Ты бы лучше почитал Н.Ф.Нелипа "Физика элементарных частиц". Многое бы понял.

> PS: Kak familiya u prepoda kotoryi tebe vse eto skazal?

Fuck off.


> Нет у нас никакого "vzaimodeistviya kvantovoi sistemy s elektromagnitnym polem". Так что это тут ни к селу, ни к городу.

$$ Okstis'!

> > PS: Kak familiya u prepoda kotoryi tebe vse eto skazal?

> Fuck off.

$$ Net. Net. Na samom dele interesno. A mozhet ya znayu etogo cheloveka. Mozhet on na Fiztehe rabotaet? Togda s nim budet priyatnaya beseda.


> > Zamechu, kstati chto nablyudenie lokalizovannogo fotona (vspyshka v szinzilyazionnom schetchike) budet davat' izmerenie atoma v superpozitzii vozbuzhdennogo i osnovnogo sostoyanii. Tak kak takoi izmerennyi foton ne imeet opredelennoi energii. A kak izvestno sostoyaniya atoma s opredelennoi energiei yavlyayutsa entangled states s sostoyaniyami elektromagnitnogo polya s opredelennoi energiei
> > |e> |0_k> + |g> |1_k>,
> > gde |g> i |e> - osnovnoe i vozbuzhdennoe sostoyanie atoma, |n_k> - n fotonov v mode k.

> $$ Ili ya zdes' glyuchu ??

Тебя попросили дать ссылку на эксперимент.


> $$ Net. Net. Na samom dele interesno. A mozhet ya znayu etogo cheloveka. Mozhet on na Fiztehe rabotaet? Togda s nim budet priyatnaya beseda.

Ну-ну, ты ещё глупее, чем я думал.


> > > Какое мое понимание более правильное:
> > >
> > > 1) Эти формулы - чисто статистические для ансамбля атомов.
> > > Любой атом может сразу излучить фотон, но большинство атомов
> > > начинают излучение не сразу, а некоторое время пребывают
> > > в возбужденном состоянии без излучения. Излучать атом
> > > начинает случайно из-за квантовых флуктуаций вакуума.
> > >
> > > 2) Все атомы (каждый в отдельности) сразу начинают излучать
> > > в момент образования возбужденного состояния. Но если
> > > попытаться измерить состояние, то есть вероятность, что
> > > атом всосет обратно (отзовет) недоизлученный фотон и
> > > окажется снова в возбужденном состоянии.

> > Верно 2).

> Понятно. А какой простой опыт доказывает, что верно 2?
> Я понимаю, что "справедливость современной физики доказана
> всей совокупностью экспериментальных данных и практики".
> Но, может быть, есть какой-то конкретный эксперимент для
> этого случая?


Измеренная интенсивность резонансной флуоресценции
или спонтанного распада. Например для натрия время жизини
порядка 16 нс . Разрешеающая способность детектора порядка
1 нс. Так что все видно. Более того можно даже спектр померить. Если нужны точные ссылки могу посмотреть.


Transient spectra of strong-field resonance fluorescence
J. E. Golub

Department of Physics, Harvard University, Cambridge, Massachusetts 02138

T. W. Mossberg

Department of Physics, University of Oregon, Eugene, Oregon 97403

Received 30 July 1987
Working with a beam of two-level–atom–like 174Yb, we have measured the temporal evolution of strong-field resonance fluorescence spectra during square-pulse excitation. In the case of resonant excitation, it is found that driving-field phase shifts transform the normal three-peaked Mollow spectrum into a transient doublet spectrum asymmetric with respect to the atomic transition frequency. This qualitatively new type of spectrum provides fundamental insight into the connection between atomic dynamics and spectra, and results from a nearly perfect polarization of the dressed atom-field states.

©1987 The American Physical Society

URL: http://link.aps.org/abstract/PRL/v59/p2149
DOI: 10.1103/PhysRevLett.59.2149
PACS: 32.80.-t, 32.70.-n, 42.50.Hz, 42.50.Md



> > Zamechu, kstati chto nablyudenie lokalizovannogo fotona (vspyshka v szinzilyazionnom schetchike) budet davat' izmerenie atoma v superpozitzii vozbuzhdennogo i osnovnogo sostoyanii. Tak kak takoi izmerennyi foton ne imeet opredelennoi energii. A kak izvestno sostoyaniya atoma s opredelennoi energiei yavlyayutsa entangled states s sostoyaniyami elektromagnitnogo polya s opredelennoi energiei
> > |e> |0_k> + |g> |1_k>,
> > gde |g> i |e> - osnovnoe i vozbuzhdennoe sostoyanie atoma, |n_k> - n fotonov v mode k.

Вообще говоря принцип Паули и редукция волновой функции
(фактически влияние детектора на атом)
довольно темная вещь, в том смысле что из уравнения Шредингера она на прямую не следует. В рамках этого принципа теоретически показано влияние частоты измерений на
скорость распада атома (эффект Zenon), что на мой взгляд довольно странный результат.

Проще задать поглащающие условия на границе объема(там где стоит детектор). И считать поток энергии через поверхность детектора. Тогда система остается чисто квантовой и проблем нет. По хорошему надо бы и детектор рассматривать как квантовый объект и решать совместные уравнения. Но честно говоря квантовое описание фотоумножителя я с трудом представляю.

> $$ Ili ya zdes' glyuchu ??


> Teper' ya primerno ponimayu chto ty hotel skazat'. Deistvitel'no, elektromagnitnoe pole kak kvantovyi ob'ekt mozhet byt' postulirovano tol'ko s pomoshyu QED (ili, esli ugodno, edinoi teorii elektroslabogo vzaimodeistviya :)) kak relyativistskoe kvantovoe pole.

[..]

> Et cetera. V obshem, ty ponyal.

Я понял, что теперь ты согласен с первой частью моего утверждения о необходимости привлечения аппарата квантовой электродинамики для детального описания спонтанного излучения. Осталось лишь согласиться с абсурдностью утверждения, что при переходе уединённого атома с возбуждённого уровня на основной каждый фотон испускается постепенно, да к тому же не один, да ещё и с возможностью "обратного засоса" в атом.


> > > > Переход с верхнего уровня на нижний процесс не скачкообразный и излучение фотона также процесс не скачкообразный.

> Ссылку плиз.
Смотри выще

> > Кто ж спорит? Квантуем электромагнитное поле (Квантовая электродинимика).

> Здесь нужно подробнее: что и как ты будешь квантовать.

Я что буду выписывать тут процедуру квантования электромагнитного поля? она все-таки пару параграфов занимает. Если коротко задаем объем с граничнами условиями. Выписываем действие для электромагнитного поля, расписываем его по собственным модам данного объема.

> > Находим константу связи дипольном приближении (чистая квантовая механика).

> Дипольное приближение - физическая модель, которая даёт верные значения коэффициентов индуцированного и спонтанного излучения, но не объясняет, почему это излучение происходит.

Дипольное приближение сводится к том что ты при вычислении матричного элемента гамильтониана в экспоненте вида
exp(i k r) пренебрегаешь члеми порядка r^2. Так как длинна волны (в оптическом диапазоне) существенно больше размера
атома, а интеграл перекрытия существенен только вблизи атома.

> > Используем процедуру Вигнера Вайскопфа для интегрирования уравнения Шредингера (чистая КМ). Процедура приблизительно аналогична, что для аппарата волновой функции, что для атомно-фотонной матрицы плотности плотности, что для операторов рождения в Гейзенберговском представлении, что для статистических уравнений Боголюбова.

> Мы обсуждаем принципиальные моменты, а не то каким способом интегрировать уравнения Шредингера. Я как бы тоже могу привести кучи звонких имён и методов, которые ничего не поясняют в физике явления.

Приведи, особенно про то что атом излучает скачком.

> > Собственно от квантовой электродинамики требуется только коректная запись гамильтониана для электромагитного поля и ничего более.

> Ну ладно, предположим, что ты всё проинтегрировал, что хотел. И что является результатом этих вычислений?

Константа радиационной релаксации верхнего уровня и вероятность измерить фотон в какой-либо из мод.


> Измеренная интенсивность резонансной флуоресценции
> или спонтанного распада. Например для натрия время жизини
> порядка 16 нс. Разрешеающая способность детектора порядка
> 1 нс. Так что все видно. Более того можно даже спектр померить. Если нужны точные ссылки могу посмотреть.

Ну и что это доказывает? Ясно, что вещество как совокупность атомов будет высвечиваться за время, примерно равное времени жизни атома в возбуждённом состоянии. Где тут доказательство того, что каждый фотон излучается за время 16 нс?


> > Измеренная интенсивность резонансной флуоресценции
> > или спонтанного распада. Например для натрия время жизини
> > порядка 16 нс. Разрешеающая способность детектора порядка
> > 1 нс. Так что все видно. Более того можно даже спектр померить. Если нужны точные ссылки могу посмотреть.

> Ну и что это доказывает? Ясно, что вещество как совокупность атомов будет высвечиваться за время, примерно равное времени жизни атома в возбуждённом состоянии. Где тут доказательство того, что каждый фотон излучается за время 16 нс?

Читай статью.


Young's interference experiment with light scattered from two atoms
U. Eichmann, J. C. Bergquist, J. J. Bollinger, J. M. Gilligan, W. M. Itano, and D. J. Wineland

National Institute of Standards and Technology, Boulder, Colorado 80303

M. G. Raizen

Department of Physics, University of Texas, Austin, Texas 78712

Received 18 December 1992
We report the first observation of interference effects in the light scattered from two trapped atoms. The visibility of the fringes can be explained in the framework of Bragg scattering by a harmonic crystal and simple ``which path'' considerations of the scattered photons. If the light scattered by the atoms is detected in a polarization-sensitive way, then it is possible to selectively demonstrate either the particle nature or the wave nature of the scattered light.

©1993 The American Physical Society

URL: http://link.aps.org/abstract/PRL/v70/p2359
DOI: 10.1103/PhysRevLett.70.2359
PACS: 03.65.Bz, 32.50.+d, 32.80.Pj, 42.50.-p



> > Teper' ya primerno ponimayu chto ty hotel skazat'. Deistvitel'no, elektromagnitnoe pole kak kvantovyi ob'ekt mozhet byt' postulirovano tol'ko s pomoshyu QED (ili, esli ugodno, edinoi teorii elektroslabogo vzaimodeistviya :)) kak relyativistskoe kvantovoe pole.

> [..]

> > Et cetera. V obshem, ty ponyal.

> Я понял, что теперь ты согласен с первой частью моего утверждения о необходимости привлечения аппарата квантовой электродинамики для детального описания спонтанного излучения.

Nu chto ty opyat' gonish! Naoborot, ya pytalsya tebe ob'yasnit' chto s elektromagnitnym polem mozhno spokoino rabotat' v nerelyativistskom priblizhenii. Nesmotrya na to chto narod "posledovatel'no vvodit" eto pole v QED, Winberg-Salam theory ili v razlichnyh supersimmetrichnyh teoriyah. No dlya vychsleniya vremeni zhizni vozbuzhdennogo atoma tebe vsego eto ne nado, tak kak eto dast tebe nichtozhnye popravki. To chto ty pytaeshsya vseh soslat' na uchebniki tipa Berestezkogo-Pitaevskogo ne imeet otnoscheniya k delu. Razniza mezhdu teoriei izlucheniya izlozhennoi v lyubom uchebnike po atomnoi spektroskopii v etih knigah po QED - to chto v poslednih ELEKTRONY rassmatrivayutsa kak RELYATIVISTSKIE kvantovye chastisty. A fotony oni i tam i tam odinakovye.

Осталось лишь согласиться с абсурдностью утверждения, что при переходе уединённого атома с возбуждённого уровня на основной каждый фотон испускается постепенно, да к тому же не один, да ещё и с возможностью "обратного засоса" в атом.

Mezhdu prochim vezde v QED, naprimer pri elektron-pozitronnoi annigilyazii fotony tozhe ispuskayutsa postepenno, s harakternym vremenem poryadka obratnoi massy elektrona.


> > > Zamechu, kstati chto nablyudenie lokalizovannogo fotona (vspyshka v szinzilyazionnom schetchike) budet davat' izmerenie atoma v superpozitzii vozbuzhdennogo i osnovnogo sostoyanii. Tak kak takoi izmerennyi foton ne imeet opredelennoi energii. A kak izvestno sostoyaniya atoma s opredelennoi energiei yavlyayutsa entangled states s sostoyaniyami elektromagnitnogo polya s opredelennoi energiei
> > > |e> |0_k> + |g> |1_k>,
> > > gde |g> i |e> - osnovnoe i vozbuzhdennoe sostoyanie atoma, |n_k> - n fotonov v mode k.

> Вообще говоря принцип Паули и редукция волновой функции
> (фактически влияние детектора на атом)
> довольно темная вещь, в том смысле что из уравнения Шредингера она на прямую не следует. В рамках этого принципа теоретически показано влияние частоты измерений на
> скорость распада атома (эффект Zenon), что на мой взгляд довольно странный результат.

> Проще задать поглащающие условия на границе объема(там где стоит детектор). И считать поток энергии через поверхность детектора. Тогда система остается чисто квантовой и проблем нет. По хорошему надо бы и детектор рассматривать как квантовый объект и решать совместные уравнения. Но честно говоря квантовое описание фотоумножителя я с трудом представляю.

$$ Fishka nachinaetsa, kogda eshe mozg nablyudatelya nado budet rassmatrivat' kak kvantovyi ob'ekt :))

A eto utverzhdenie pro entanglement ya spezial'no dlya Leonida skazal chtoby chelovek poradovalsya :)) Deistvitel'no, kak tol'ko my lokalizuem foton vo vremeni on ne budet imet' opredelennoi energii. Poetomu i atom ne budet imet' opredelennoi energii, to est' budet nahodit'sya v superpozitzii osnovnogo i vseh vozbuzhdennyh sostoyanii.


Phys. Rev. Lett. 77, 4887–4890 (1996)
[Issue 24 – 9 December 1996 ]
[ Previous article | Next article | Issue 24 contents ]

[ Previous search result abstract | Next search result abstract | Back to search results ]

View PDF (155 kB)

--------------------------------------------------------------------------------


Observing the Progressive Decoherence of the "Meter" in a Quantum Measurement
M. Brune, E. Hagley, J. Dreyer, X. Maître, A. Maali, C. Wunderlich, J. M. Raimond, and S. Haroche

Laboratoire Kastler Brossel, Département de Physique de l'Ecole Normale Supérieure, 24 Rue Lhomond, F-75231 Paris Cedex 05, France

Received 10 September 1996
A mesoscopic superposition of quantum states involving radiation fields with classically distinct phases was created and its progressive decoherence observed. The experiment involved Rydberg atoms interacting one at a time with a few photon coherent field trapped in a high Q microwave cavity. The mesoscopic superposition was the equivalent of an " atom+measuring apparatus" system in which the "meter" was pointing simultaneously towards two different directions—a "Schrödinger cat." The decoherence phenomenon transforming this superposition into a statistical mixture was observed while it unfolded, providing a direct insight into a process at the heart of quantum measurement.

©1996 The American Physical Society

URL: http://link.aps.org/abstract/PRL/v77/p4887
DOI: 10.1103/PhysRevLett.77.4887
PACS: 32.80.-t, 03.65.-w, 42.50.-p

--------------------------------------------------------------------------------Phys. Rev. A 49, 535–547 (1994)
[Issue 1 – January 1994 ]
[ Previous article | Next article | Issue 1 contents ]

[ Previous search result abstract | Next search result abstract | Back to search results ]

View Page Images or PDF (1935 kB)

--------------------------------------------------------------------------------


Generation and detection of nonclassical field states by conditional measurements following two-photon resonant interactions
B. M. Garraway, B. Sherman, H. Moya–Cessa, P. L. Knight, and G. Kurizki

Optics Section, The Blackett Laboratory, Imperial College, London SW7||2BZ, United Kingdom

Department of Chemical Physics, Weizmann Institute of Science, Rehovot 76100, Israel

Received 19 January 1993
A simple scheme is presented that allows the generation and detection of nonclassical states of the electromagnetic (em) field with controllable (predetermined) photon-number and phase distributions. It is based on the two-photon resonant interaction of a single em field mode in a high-Q cavity with initially excited atoms crossing the cavity sequentially (one at a time). The sequence duration should be much shorter than the cavity-mode lifetime. Nonclassical states of the field are generated conditionally, by selecting only those sequences wherein each atom is measured to be in the excited state after the interaction. The field distribution resulting from a sequence of N such measurements is peaked about 2N positions in the phase plane, which evolve sinusoidally as a function of the atomic transit times and are therefore simply controlled. When these peaks are chosen not to overlap, the field state constitutes a generalized Schrödinger cat. By choosing them to overlap, we can make parts of the field distribution strongly interfere, giving rise to decimation of the photon-number distribution. In particular, this process can prepare Fock states with controlled photon numbers. The generated phase distribution can be detected by monitoring the pattern of revivals in the excitation of a ``probe'' atom.

©1994 The American Physical Society

URL: http://link.aps.org/abstract/PRA/v49/p535
DOI: 10.1103/PhysRevA.49.535
PACS: 42.50.-p, 42.52.+x


Phys. Rev. A 45, 5193–5214 (1992)
[Issue 7 – 1 April 1992 ]
[ Previous article | Next article | Issue 7 contents ]

[ Previous search result abstract | Next search result abstract | Back to search results ]

View Page Images , Figure Images or PDF (3859 kB)

--------------------------------------------------------------------------------


Manipulation of photons in a cavity by dispersive atom-field coupling: Quantum-nondemolition measurements and generation of ``Schrödinger cat'' states
M. Brune, S. Haroche, and J. M. Raimond

Laboratoire de Spectroscopie Hertzienne de l'Ecole Normale Supérieure, 24 rue Lhomond, 75231 Paris CEDEX 05, France

L. Davidovich and N. Zagury

Departamento de Fisica, Pontificia Universidade Catolica, 22453 Rio de Janeiro, Brazil

Received 1 November 1991
A quantum-nondemolition method to measure the number of photons stored in a high-Q cavity, introduced by Brune et al. [Phys. Rev. Lett. 65, 976 (1990)], is described in detail. It is based on the detection of the dispersive phase shift produced by the field on the wave function of nonresonant atoms crossing the cavity. This shift can be measured by atomic interferometry, using the Ramsey separated-oscillatory-field method. The information acquired by detecting a sequence of atoms modifies the field step by step, until it eventually collapses into a Fock state. At the same time, the field phase undergoes a diffusive process as a result of the back action of the measurement on the photon-number conjugate variable. Once a Fock state has been generated, its evolution under weak perturbation can be continuously monitored, revealing quantum jumps between various photon numbers. When applied to an initial coherent field, the intermediate steps of the measuring sequence produce quantum superpositions of classical fields, known as ``Schrödinger cat states.'' Ways to prepare and detect these states in a cavity subjected to a weak relaxation process are discussed. The effects analyzed in this article could realistically be observed by using circular Rydberg atoms and very high-Q superconducting microwave cavities. The possibility of photon ``manipulation'' through nonresonant atom-field interactions opens a domain in cavity QED studies.

©1992 The American Physical Society

URL: http://link.aps.org/abstract/PRA/v45/p5193
DOI: 10.1103/PhysRevA.45.5193
PACS: 42.50.Dv, 03.65.Bz



> > > > > Переход с верхнего уровня на нижний процесс не скачкообразный и излучение фотона также процесс не скачкообразный.

> > Ссылку плиз.
> Смотри выще

Я посмотрю, хотя было бы лучше, если бы ты зацитировал, а не отсылал к труднодоступным источникам.

> > > Кто ж спорит? Квантуем электромагнитное поле (Квантовая электродинимика).

> > Здесь нужно подробнее: что и как ты будешь квантовать.

> Я что буду выписывать тут процедуру квантования электромагнитного поля? она все-таки пару параграфов занимает. Если коротко задаем объем с граничнами условиями. Выписываем действие для электромагнитного поля, расписываем его по собственным модам данного объема.

Вопрос в том, что у нас нет внешнего по отношению к атому электромагнитного поля, поэтому надо квантовать виртуальное электромагнитное поле (или фотонный вакуум). В общем этот вопрос закрыт сообщением №9163 от D. B-ov, который несмотря на свой гов***тый характер всё-таки понял о чём я веду речь и даже развил тему.

> > > Находим константу связи дипольном приближении (чистая квантовая механика).

> > Дипольное приближение - физическая модель, которая даёт верные значения коэффициентов индуцированного и спонтанного излучения, но не объясняет, почему это излучение происходит.

> Дипольное приближение сводится к том что ты при вычислении матричного элемента гамильтониана в экспоненте вида
> exp(ikr) пренебрегаешь члеми порядка r^2. Так как длинна волны (в оптическом диапазоне) существенно больше размера
> атома, а интеграл перекрытия существенен только вблизи атома.

Какой волны? Нет у нас никакой волны.

> > > Используем процедуру Вигнера Вайскопфа для интегрирования уравнения Шредингера (чистая КМ). Процедура приблизительно аналогична, что для аппарата волновой функции, что для атомно-фотонной матрицы плотности плотности, что для операторов рождения в Гейзенберговском представлении, что для статистических уравнений Боголюбова.

> > Мы обсуждаем принципиальные моменты, а не то каким способом интегрировать уравнения Шредингера. Я как бы тоже могу привести кучи звонких имён и методов, которые ничего не поясняют в физике явления.

> Приведи, особенно про то что атом излучает скачком.

Д.В.Широков, 1980, "Физика микромира", стр.220 -"..квантовая система будет находиться на возбуждённом уровне Ek некоторое время, а затем скачкообразно перейдёт на более низкий уровень. Средняя продолжительность tk пребывания системы на возбуждённом уровне называется временем жизни".
Д.И.Блохинцев "Основы квантовой механики", стр.377 -
"Величина Amn определяет продолжительность жизни атома в возбуждённом состоянии"
Э.В.Шпольский "Атомная физика", стр. 306 -
"Экспериментальное определение средней продолжительности жизни в возбуждённом состоянии наиболее непосредственно были проведены Вином в опытах со свечением каналовых лучей... Было получено для красной линии водорода t=1.5x10^-8 c, для резонансной линии ртути t=9,8x10^-8 с"

и т.д.

> > > Собственно от квантовой электродинамики требуется только коректная запись гамильтониана для электромагитного поля и ничего более.

> > Ну ладно, предположим, что ты всё проинтегрировал, что хотел. И что является результатом этих вычислений?

> Константа радиационной релаксации верхнего уровня и вероятность измерить фотон в какой-либо из мод.

А зачем? Расчёт этих величин есть в каждом учебнике по квантовой механике. Ты лучше расчитай за сколько времени электрон плавно перейдёт с верхнего уровня на нижний. Кстати, мне это кажется довольно интересным, но квантовая механика исходит из другой модели.


> > Приведи, особенно про то что атом излучает скачком.

> Д.В.Широков, 1980, "Физика микромира", стр.220 -"..квантовая система будет находиться на возбуждённом уровне Ek некоторое время, а затем скачкообразно перейдёт на более низкий уровень. Средняя продолжительность tk пребывания системы на возбуждённом уровне называется временем жизни".
> Д.И.Блохинцев "Основы квантовой механики", стр.377 -
> "Величина Amn определяет продолжительность жизни атома в возбуждённом состоянии"
> Э.В.Шпольский "Атомная физика", стр. 306 -
> "Экспериментальное определение средней продолжительности жизни в возбуждённом состоянии наиболее непосредственно были проведены Вином в опытах со свечением каналовых лучей... Было получено для красной линии водорода t=1.5x10^-8 c, для резонансной линии ртути t=9,8x10^-8 с"

> и т.д.

Я попробовал задать в поисковой машине фразу "время жизни уровня" и нашлось огромное кол-во ссылок с описанием процесса вынужденного и спонтанного излучения. См., например:
http://www.nature.ru/db/msg.html?mid=1157037&uri=page1.html
http://www.crimea.edu/structure/phys_fac/epub/common_phys/all/hotrad.htm
http://www.krugosvet.ru/articles/13/1001312/0000986G.htm
http://vschool.km.ru/education_lesson.asp?dur=1&ur=1&sur=19&ssur=5&sssur=5&lang=2&iid=6

А вот типовое объяснение этого явления:
(http://www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/122.html)

Поясним на качественном уровне причину возникновения анизотропной длины пробега у частиц, взаимодействующих с лазерным излучением; будем называть их поглощающими частицами. Прежде всего напомним основные черты внутренней квантовой структуры частиц и процесса взаимодействия с излучением. Поглощающие частицы, как и всякие другие, обладают дискретным набором внутренних энергетических уровней. Один из уровней является основным (отметим его индексом 0) и в отсутствие специфических внешних воздействий (в частности, излучением) все частицы находятся на этом уровне. Все остальные уровни называются возбужденными. Они имеют конечное время жизни: частица, каким-то образом попавшая на возбужденный уровень, спустя какое-то время испускает квант излучения и переходит на более низкий уровень. Для атомов время жизни возбужденных уровней довольно короткое (~ 10- 8 - 10- 7 с). Из всех возбужденных уровней тот, который имеет минимальную энергию, называется первым возбужденным уровнем; припишем ему индекс 1. С него частица самопроизвольно переходит исключительно на основной уровень с испусканием кванта излучения с энергией "w10 , где w10 называют частотой перехода 1-0, " - постоянная Планка.

Частоту лазерного излучения w выберем близкой к частоте перехода w10 . При достаточно малой разности w - w10 частица способна поглотить квант излучения и перейти с основного уровня (0) на первый возбужденный уровень (1). Этим мы реализуем так называемое резонансное поглощение излучения. Отметим, что другие возбужденные уровни при этом не затрагиваются. После поглощения кванта излучения частица какое-то время пребывает на возбужденном уровне, после чего испускает квант излучения и опять оказывается на основном энергетическом уровне. Далее процесс повторяется, так что в среднем частица какую-то долю времени находится на возбужденном уровне, а оставшееся время - на основном.


Вопросы доаольно интересные. Задумывался о них в свое время и вот к каким выводам пришел:

> А) Когда начинается излучение одного атома?
> Варианты ответов:
> 1) Начинается сразу после перехода атома в возбужденное состояние.
> 2) Некоторое время атом в возбужденном состоянии не излучает.

2. Но это время может быть и нулевым.

> Б) Когда происходит переход атома в основное состояние?
> 1) Скачком в начале излучения.
> 2) Скачком в момент окончания излучения.
> 3) Постепенно за время излучения.

2. или 3. в зависимости от того, что считать переходом. Во время излучения атом находится в смешанном состоянии, в котором есть и некая доля основного, по окончании процесса излучения - целиком в основном.

> В) Что считается временем жизни возбужденного состояния
> (связанным с шириной уровня)?
> 1) Время безизлучательной жизни.
> 2) Время излучения.
> 3) Сумма этих времен.

Ответ на вторую половину вопроса, данную в скобках - однозначно 2. Но время жизни возбужденного состояния можно понимать и буквально: как 1. При этом нужно понимать, что это время практически неопределимо.

> Прошу ответить, подумав. Если можно, обосновать. Или хотя бы
> привести ссылку на авторитетную книжку (типа Ландау).

На книжку ссылаться не буду, не помню чтобы эти вопросы где-нибудь обсуждались именно в такой форме.

А вот некоторое квазиклассическое обоснование могу дать.

Дело в том, что в качестве причины излучения можно рассматривать колебания пространственных плотностей зарядов и токов. В стационарном состоянии (и в основном, и в возбужденном) таковые отсутствуют. Т.е. формально говоря, атом в любом стационароном состоянии вообще не может излучать. Иначе говоря, стационарное состояние можно считать состоянием равновесия. Но если основное состояние является состоянием устойчивого равновесия (ниже падать некуда), то возбужденное - состоянием неустойчивого равновесия.

Это видно из того, что малое отклонение от возбужденного состояния приводит к нарушению стационарности => колебания пространственных плотностей зарядов и токов => излучение => потеря энергии => уменьшение в функции состояния доли составляющей с высокой энергией (возбужденного состояния) в пользу доли составляющей с низкой энергией (основного состояния) => окончательный переход в основное состояние.

Зависимость "мощности" излучения от времени можно представить колоколообразной функцией. У этой функции есть характерная ширина - это и есть характерное время перехода. Интеграл ее по времени имеет определенное конечное значение, равное разности энергий возбужденного и основного состояний. Проблема только в том, что она строго обращается в нуль только в +/- бесконечности.

Это означает, что процесс излучения может начаться только с некоторого начального толчка - отклонения стационарного состояния. В отсутствие такого толчка атом должен был бы пребывать в возбужденном состоянии вечно. Но с точки зрения квантовой механики это не проблема: такие "толчки" постоянно обеспечиваются нулевыми колебаниями вакуума.


> > > > > > Переход с верхнего уровня на нижний процесс не скачкообразный и излучение фотона также процесс не скачкообразный.

> > > Ссылку плиз.
> > Смотри выще

> Я посмотрю, хотя было бы лучше, если бы ты зацитировал, а не отсылал к труднодоступным источникам.

> > > > Кто ж спорит? Квантуем электромагнитное поле (Квантовая электродинимика).

> > > Здесь нужно подробнее: что и как ты будешь квантовать.

> > Я что буду выписывать тут процедуру квантования электромагнитного поля? она все-таки пару параграфов занимает. Если коротко задаем объем с граничнами условиями. Выписываем действие для электромагнитного поля, расписываем его по собственным модам данного объема.

> Вопрос в том, что у нас нет внешнего по отношению к атому электромагнитного поля, поэтому надо квантовать виртуальное электромагнитное поле (или фотонный вакуум). В общем этот вопрос закрыт сообщением №9163 от D. B-ov, который несмотря на свой гов***тый характер всё-таки понял о чём я веду речь и даже развил тему.

Квантование электромагнитного поля процесс одинаковый, что для вакума что для обычной волны например лазерной. В первом случае матрица плотности фотонного поля будет находится в вакуумном состоянии во втором в возбужденном
Причем прошу заметить в смешанном по числу фотонов состоянии.

> > Дипольное приближение сводится к том что ты при вычислении матричного элемента гамильтониана в экспоненте вида
> > exp(ikr) пренебрегаешь члеми порядка r^2. Так как длинна волны (в оптическом диапазоне) существенно больше размера
> > атома, а интеграл перекрытия существенен только вблизи атома.

> Какой волны? Нет у нас никакой волны.

оператор поля имеет вид:
\hat{E}_\bk= i\sqrt{\frac{2\pi\omega_\bk}{\hbar
W}}(\am e^{-i\omega_\bk t+i\bk\rk}-\ap e^{i\omega_\bk t-i\bk\rk}) (ТеХовская нотация).
Вот экспонета в этом операторе и будет фигурировать в интеграле для матричного элемента оператора взаимодействия перехода с электромагнитным полем. Собственно это все достаточно подробно изложено в любом учебнике по квантовой оптике и у Ландау в четвертом томе.


> Д.В.Широков, 1980, "Физика микромира", стр.220 -"..квантовая система будет находиться на возбуждённом уровне Ek некоторое время, а затем скачкообразно перейдёт на более низкий уровень. Средняя продолжительность tk пребывания системы на возбуждённом уровне называется временем жизни".

Честно говоря первый раз вижу такую фамилию. Может Ширков?
Но в любом случае он не прав.

> Д.И.Блохинцев "Основы квантовой механики", стр.377 -
> "Величина Amn определяет продолжительность жизни атома в возбуждённом состоянии"

T=1/\gamma где \gamma - константа релаксации, его же и называют временм жизни уровня. Практически во всей современной литературе.

> Э.В.Шпольский "Атомная физика", стр. 306 -
> "Экспериментальное определение средней продолжительности жизни в возбуждённом состоянии наиболее непосредственно были проведены Вином в опытах со свечением каналовых лучей... Было получено для красной линии водорода t=1.5x10^-8 c, для резонансной линии ртути t=9,8x10^-8 с"

Ты знаком с методикой определения этого времени жизни? Я могу сказать: Среду возбуждают на верхний уровень чем либо,
после чего смотрят интенсивность флуоресценции (мощность флуоресценции весьма приличная ни о каком одном фотоне там даже и речи нет) и меряют кривую вида:
I=C exp(-\gamma t). По полученным результатам определяют \gamma.


> А зачем? Расчёт этих величин есть в каждом учебнике по квантовой механике. Ты лучше расчитай за сколько времени электрон плавно перейдёт с верхнего уровня на нижний. Кстати, мне это кажется довольно интересным, но квантовая механика исходит из другой модели.

Электрон будет находится в смешанном состоянии :
R_v=exp(-\gamma*t) населенность верхнего уровня
R_n=1-exp(-\gamma*t) населенность нижнего уровня.
Это классические уравнения для распада возбужденного состояния.

Если ты считаешь, что электрон переходит с верхнего уровня на нижний скачком, то ты должен записать статистическое уравнение для динамики атома. Уравнение Шредингера таковым не является. Волновая функция электрона будет изменятся гладко (если конечно зависимость гамильтониана от t гладкая функция), это просто математическая теорема. Квадрат модуля волновой функции определяет вероятность измерить объект в определенном состоянии, а не существовать в этом состоянии.


> > > Teper' ya primerno ponimayu chto ty hotel skazat'. Deistvitel'no, elektromagnitnoe pole kak kvantovyi ob'ekt mozhet byt' postulirovano tol'ko s pomoshyu QED (ili, esli ugodno, edinoi teorii elektroslabogo vzaimodeistviya :)) kak relyativistskoe kvantovoe pole.

> > [..]

> > > Et cetera. V obshem, ty ponyal.

> > Я понял, что теперь ты согласен с первой частью моего утверждения о необходимости привлечения аппарата квантовой электродинамики для детального описания спонтанного излучения.

> Nu chto ty opyat' gonish! Naoborot, ya pytalsya tebe ob'yasnit' chto s elektromagnitnym polem mozhno spokoino rabotat' v nerelyativistskom priblizhenii. Nesmotrya na to chto narod "posledovatel'no vvodit" eto pole v QED, Winberg-Salam theory ili v razlichnyh supersimmetrichnyh teoriyah. No dlya vychsleniya vremeni zhizni vozbuzhdennogo atoma tebe vsego eto ne nado, tak kak eto dast tebe nichtozhnye popravki.

Именно это я и утверждал. "vremeni zhizni vozbuzhdennogo atoma" спокойно расчитывается в 3-м томе Ландавшица, но не поясняется почему собственно он должен соскочить с возбуждённого уровня. Чтобы объяснить это необходимо учитывать взаимодействие электрона с виртуальным электромагнитным полем (а это уже квантовая электродинамика), даже если потом мы можем работать с ним методами нерелятивистской квантовой механики.

> To chto ty pytaeshsya vseh soslat' na uchebniki tipa Berestezkogo-Pitaevskogo ne imeet otnoscheniya k delu. Razniza mezhdu teoriei izlucheniya izlozhennoi v lyubom uchebnike po atomnoi spektroskopii v etih knigah po QED - to chto v poslednih ELEKTRONY rassmatrivayutsa kak RELYATIVISTSKIE kvantovye chastisty. A fotony oni i tam i tam odinakovye.

Разница также в том, что квантовая электродинамика вводит физический вакуум, как низшее энергетическое состояние полей соответствующих частиц. Именно из-за взаимодействия возбуждённого электрона с виртуальными фотонами и происходит его спонтанный переход в основное состояние.

> Осталось лишь согласиться с абсурдностью утверждения, что при переходе уединённого атома с возбуждённого уровня на основной каждый фотон испускается постепенно, да к тому же не один, да ещё и с возможностью "обратного засоса" в атом.

> Mezhdu prochim vezde v QED, naprimer pri elektron-pozitronnoi annigilyazii fotony tozhe ispuskayutsa postepenno, s harakternym vremenem poryadka obratnoi massy elektrona.

Замечательно, постоянная планка порядка 10^-27 эрг сек, масса электрона порядка 10^-6 эрг, поэтому время перехода должно быть порядка 10^-21 сек. Между тем огромное число экспериментальных данных показывает, что атом теряет возбуждённое состояние за время порядка десятков и даже сотен наносекунд. Где он интересно проводит остальное время?


> > > Приведи, особенно про то что атом излучает скачком.

> > Д.В.Широков, 1980, "Физика микромира", стр.220 -"..квантовая система будет находиться на возбуждённом уровне Ek некоторое время, а затем скачкообразно перейдёт на более низкий уровень. Средняя продолжительность tk пребывания системы на возбуждённом уровне называется временем жизни".
> > Д.И.Блохинцев "Основы квантовой механики", стр.377 -
> > "Величина Amn определяет продолжительность жизни атома в возбуждённом состоянии"
> > Э.В.Шпольский "Атомная физика", стр. 306 -
> > "Экспериментальное определение средней продолжительности жизни в возбуждённом состоянии наиболее непосредственно были проведены Вином в опытах со свечением каналовых лучей... Было получено для красной линии водорода t=1.5x10^-8 c, для резонансной линии ртути t=9,8x10^-8 с"

> > и т.д.

> Я попробовал задать в поисковой машине фразу "время жизни уровня" и нашлось огромное кол-во ссылок с описанием процесса вынужденного и спонтанного излучения. См., например:
> http://www.nature.ru/db/msg.html?mid=1157037&uri=page1.html
> http://www.crimea.edu/structure/phys_fac/epub/common_phys/all/hotrad.htm
> http://www.krugosvet.ru/articles/13/1001312/0000986G.htm
> http://vschool.km.ru/education_lesson.asp?dur=1&ur=1&sur=19&ssur=5&sssur=5&lang=2&iid=6

> А вот типовое объяснение этого явления:
> (http://www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/122.html)

> Поясним на качественном уровне причину возникновения анизотропной длины пробега у частиц, взаимодействующих с лазерным излучением; будем называть их поглощающими частицами. Прежде всего напомним основные черты внутренней квантовой структуры частиц и процесса взаимодействия с излучением. Поглощающие частицы, как и всякие другие, обладают дискретным набором внутренних энергетических уровней. Один из уровней является основным (отметим его индексом 0) и в отсутствие специфических внешних воздействий (в частности, излучением) все частицы находятся на этом уровне. Все остальные уровни называются возбужденными. Они имеют конечное время жизни: частица, каким-то образом попавшая на возбужденный уровень, спустя какое-то время испускает квант излучения и переходит на более низкий уровень. Для атомов время жизни возбужденных уровней довольно короткое (~ 10- 8 - 10- 7 с). Из всех возбужденных уровней тот, который имеет минимальную энергию, называется первым возбужденным уровнем; припишем ему индекс 1. С него частица самопроизвольно переходит исключительно на основной уровень с испусканием кванта излучения с энергией "w10 , где w10 называют частотой перехода 1-0, " - постоянная Планка.

> Частоту лазерного излучения w выберем близкой к частоте перехода w10 . При достаточно малой разности w - w10 частица способна поглотить квант излучения и перейти с основного уровня (0) на первый возбужденный уровень (1). Этим мы реализуем так называемое резонансное поглощение излучения. Отметим, что другие возбужденные уровни при этом не затрагиваются. После поглощения кванта излучения частица какое-то время пребывает на возбужденном уровне, после чего испускает квант излучения и опять оказывается на основном энергетическом уровне. Далее процесс повторяется, так что в среднем частица какую-то долю времени находится на возбужденном уровне, а оставшееся время - на основном.

Ты статью дочитал? Он пытается дать научно-популярное описание светоинтуцированного дрейфа. Причем все интересующие его времена (время столкновений) много больше спонтанного времени жизни. В такой ситуации
скачкообразное описание процесса излучения вполне применимо. При этом если ты почитаешь его статьи в ЖЭТФ
ты увидешь совсем другую песню, а именно кинетические уранения для населенностей и смешанные состояния , что бы далеко не ходить "Марков, Плеханов, Шалагин ЖЭТФ т120 вып 5 стр 1185 (2001)" (у него кстати и книжка есть "Раутиан, Смирнов, Шалагин "Нелинейные резонансы в спектрах атомов и молекул"). В научно-популярных статьях никто не будет строго использовать квантовой описание, никто просто не поймет.


> > > > > > > Переход с верхнего уровня на нижний процесс не скачкообразный и излучение фотона также процесс не скачкообразный.

> > > > Ссылку плиз.
> > > Смотри выще

Если у тебя есть ссылка, то зацитируй, а не наводи тень на плетень, посылая к недосягаемым источникам.

> > Вопрос в том, что у нас нет внешнего по отношению к атому электромагнитного поля, поэтому надо квантовать виртуальное электромагнитное поле (или фотонный вакуум). В общем этот вопрос закрыт сообщением №9163 от D. B-ov, который несмотря на свой гов***тый характер всё-таки понял о чём я веду речь и даже развил тему.

> Квантование электромагнитного поля процесс одинаковый, что для вакума что для обычной волны например лазерной. В первом случае матрица плотности фотонного поля будет находится в вакуумном состоянии во втором в возбужденном
> Причем прошу заметить в смешанном по числу фотонов состоянии.

А я не про процесс, а про суть. В рамках нерелятивистской квантовой механики вакуумные состояния не рассматриваются.

> > > Дипольное приближение сводится к том что ты при вычислении матричного элемента гамильтониана в экспоненте вида
> > > exp(ikr) пренебрегаешь члеми порядка r^2. Так как длинна волны (в оптическом диапазоне) существенно больше размера
> > > атома, а интеграл перекрытия существенен только вблизи атома.

> > Какой волны? Нет у нас никакой волны.

> оператор поля имеет вид:
> \hat{E}_\bk= i\sqrt{\frac{2\pi\omega_\bk}{\hbar
> W}}(\am e^{-i\omega_\bk t+i\bk\rk}-\ap e^{i\omega_\bk t-i\bk\rk}) (ТеХовская нотация).
> Вот экспонета в этом операторе и будет фигурировать в интеграле для матричного элемента оператора взаимодействия перехода с электромагнитным полем. Собственно это все достаточно подробно изложено в любом учебнике по квантовой оптике и у Ландау в четвертом томе.

Четвёртый том - это уже не квантовая механика. Я смотрю ты взял на вооружение методику Зиновия переводить разговор на темы, не имеющие отношения к делу. Моё утверждение состояло в том, что квантовая механика (взятая в объёме 3-го тома Ландафшица) не решает всех вопросов спонтанного излучения и что здесь частично надо привлекать понятия квантовой электродинамики (4-й том, что ты и сделал). В частности это утверждение вызвало категорическое неприятие у некоторой части аудитории, которую в интернете принято называть "умниками".

> > Д.В.Широков, 1980, "Физика микромира", стр.220 -"..квантовая система будет находиться на возбуждённом уровне Ek некоторое время, а затем скачкообразно перейдёт на более низкий уровень. Средняя продолжительность tk пребывания системы на возбуждённом уровне называется временем жизни".

> Честно говоря первый раз вижу такую фамилию. Может Ширков?

Да, член-корр. АН СССР Д.В.Ширков

> Но в любом случае он не прав.

А что даёт тебе уверенность в том, что ты умнее многих людей (включая академиков и профессоров), на которые я тебе дал ссылки? Ну я понимаю Рыков, у него своя новая теория, но в чём ты продвинулся дальше тех людей, по книгам которых ты учился. Да и не пора бы дать ссылки со своей стороны, подтверждающие, что фотон высвечивается постепенно за сотни наносекунд (какая же у него при этом должна быть длина когерентности?) и что при переходе уединённого атома из возбуждённого состояния в основное могут излучаться много фотонов (что сразу бы было видно по спектру излучения).

> > Д.И.Блохинцев "Основы квантовой механики", стр.377 -
> > "Величина Amn определяет продолжительность жизни атома в возбуждённом состоянии"

> T=1/\gamma где \gamma - константа релаксации, его же и называют временм жизни уровня. Практически во всей современной литературе.

Термин константа релаксации применяется чаще в отношении среды, состоящей из многих атомов. Но здесь надо принимать во внимание, что атом не только теряет энергию на излучение, но и получает энергию, излучаемую другими атомами.

> > Э.В.Шпольский "Атомная физика", стр. 306 -
> > "Экспериментальное определение средней продолжительности жизни в возбуждённом состоянии наиболее непосредственно были проведены Вином в опытах со свечением каналовых лучей... Было получено для красной линии водорода t=1.5x10^-8 c, для резонансной линии ртути t=9,8x10^-8 с"

> Ты знаком с методикой определения этого времени жизни? Я могу сказать: Среду возбуждают на верхний уровень чем либо,
> после чего смотрят интенсивность флуоресценции (мощность флуоресценции весьма приличная ни о каком одном фотоне там даже и речи нет) и меряют кривую вида:
> I=C exp(-\gamma t). По полученным результатам определяют \gamma.

Нет, там была другая методика. Посмотри, например, Сивухина, Оптика, пар.89 (если не брезгуешь столь ничтожным автором:)). По сути твои ссылки на люминисценцию ни коим образом не доказывают постепенность излучения.

> > А зачем? Расчёт этих величин есть в каждом учебнике по квантовой механике. Ты лучше расчитай за сколько времени электрон плавно перейдёт с верхнего уровня на нижний. Кстати, мне это кажется довольно интересным, но квантовая механика исходит из другой модели.

> Электрон будет находится в смешанном состоянии :
> R_v=exp(-\gamma*t) населенность верхнего уровня
> R_n=1-exp(-\gamma*t) населенность нижнего уровня.
> Это классические уравнения для распада возбужденного состояния.

Я с этим утверждением согласен, но оно опять ни к месту. Эти классические уравнения выводятся из предположения квазистационарности уровней и никак не могут служить доказательством медленного выдавливания фотона. gamma здесь вовсе не время выдавливания фотона, как ты думаешь, а время жизни возбуждённого уровня.

> Если ты считаешь, что электрон переходит с верхнего уровня на нижний скачком, то ты должен записать статистическое уравнение для динамики атома. Уравнение Шредингера таковым не является. Волновая функция электрона будет изменятся гладко (если конечно зависимость гамильтониана от t гладкая функция), это просто математическая теорема. Квадрат модуля волновой функции определяет вероятность измерить объект в определенном состоянии, а не существовать в этом состоянии.

С этими тривиальными истинами я согласен, но они не доказывают плавность выдавливания фотона. Как раз такой плавный переход и не можен быть описан уравнением Шреденгера. Как ты себе представляешь математическое описание плавного перехода из возбуждённого состояния в основное? Типа часть электрона на верхнем уровне, часть на нижнем, а из атома торчит часть фотона?


> Именно это я и утверждал. "vremeni zhizni vozbuzhdennogo atoma" спокойно расчитывается в 3-м томе Ландавшица, но не поясняется почему собственно он должен соскочить с возбуждённого уровня. Чтобы объяснить это необходимо учитывать взаимодействие электрона с виртуальным электромагнитным полем (а это уже квантовая электродинамика), даже если потом мы можем работать с ним методами нерелятивистской квантовой механики.

> > To chto ty pytaeshsya vseh soslat' na uchebniki tipa Berestezkogo-Pitaevskogo ne imeet otnoscheniya k delu. Razniza mezhdu teoriei izlucheniya izlozhennoi v lyubom uchebnike po atomnoi spektroskopii v etih knigah po QED - to chto v poslednih ELEKTRONY rassmatrivayutsa kak RELYATIVISTSKIE kvantovye chastisty. A fotony oni i tam i tam odinakovye.

> Разница также в том, что квантовая электродинамика вводит физический вакуум, как низшее энергетическое состояние полей соответствующих частиц. Именно из-за взаимодействия возбуждённого электрона с виртуальными фотонами и происходит его спонтанный переход в основное состояние.

Введение виртуальных фотонов это переход к Феймановской интерпретации квантовой механики. Оно получается через интегральное преобразование. Феймановское, Шредигеровское и, Гейзенберговское представление полностью эквивалентны.
Что можно записать через виртуальные фотоны можно записать и через волновую функцию или через операторы рождения и уничтожения. Собственно весь ваккум содержится в гамильтониане для поля \sum_k \hbar\omega_k(a^{+}_k a_k+1/2)в слагаемом 1/2.

> > Осталось лишь согласиться с абсурдностью утверждения, что при переходе уединённого атома с возбуждённого уровня на основной каждый фотон испускается постепенно, да к тому же не один, да ещё и с возможностью "обратного засоса" в атом.

> > Mezhdu prochim vezde v QED, naprimer pri elektron-pozitronnoi annigilyazii fotony tozhe ispuskayutsa postepenno, s harakternym vremenem poryadka obratnoi massy elektrona.

> Замечательно, постоянная планка порядка 10^-27 эрг сек, масса электрона порядка 10^-6 эрг, поэтому время перехода должно быть порядка 10^-21 сек. Между тем огромное число экспериментальных данных показывает, что атом теряет возбуждённое состояние за время порядка десятков и даже сотен наносекунд. Где он интересно проводит остальное время?

Читай внимательно - аннигиляция электрон позитронной пары
какой атом?


> > > > Приведи, особенно про то что атом излучает скачком.

> > > Д.В.Широков, 1980, "Физика микромира", стр.220 -"..квантовая система будет находиться на возбуждённом уровне Ek некоторое время, а затем скачкообразно перейдёт на более низкий уровень. Средняя продолжительность tk пребывания системы на возбуждённом уровне называется временем жизни".
> > > Д.И.Блохинцев "Основы квантовой механики", стр.377 -
> > > "Величина Amn определяет продолжительность жизни атома в возбуждённом состоянии"
> > > Э.В.Шпольский "Атомная физика", стр. 306 -
> > > "Экспериментальное определение средней продолжительности жизни в возбуждённом состоянии наиболее непосредственно были проведены Вином в опытах со свечением каналовых лучей... Было получено для красной линии водорода t=1.5x10^-8 c, для резонансной линии ртути t=9,8x10^-8 с"

> > > и т.д.

> > Я попробовал задать в поисковой машине фразу "время жизни уровня" и нашлось огромное кол-во ссылок с описанием процесса вынужденного и спонтанного излучения. См., например:
> > http://www.nature.ru/db/msg.html?mid=1157037&uri=page1.html
> > http://www.crimea.edu/structure/phys_fac/epub/common_phys/all/hotrad.htm
> > http://www.krugosvet.ru/articles/13/1001312/0000986G.htm
> > http://vschool.km.ru/education_lesson.asp?dur=1&ur=1&sur=19&ssur=5&sssur=5&lang=2&iid=6

> > А вот типовое объяснение этого явления:
> > (http://www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/122.html)

> > Поясним на качественном уровне причину возникновения анизотропной длины пробега у частиц, взаимодействующих с лазерным излучением; будем называть их поглощающими частицами. Прежде всего напомним основные черты внутренней квантовой структуры частиц и процесса взаимодействия с излучением. Поглощающие частицы, как и всякие другие, обладают дискретным набором внутренних энергетических уровней. Один из уровней является основным (отметим его индексом 0) и в отсутствие специфических внешних воздействий (в частности, излучением) все частицы находятся на этом уровне. Все остальные уровни называются возбужденными. Они имеют конечное время жизни: частица, каким-то образом попавшая на возбужденный уровень, спустя какое-то время испускает квант излучения и переходит на более низкий уровень. Для атомов время жизни возбужденных уровней довольно короткое (~ 10- 8 - 10- 7 с). Из всех возбужденных уровней тот, который имеет минимальную энергию, называется первым возбужденным уровнем; припишем ему индекс 1. С него частица самопроизвольно переходит исключительно на основной уровень с испусканием кванта излучения с энергией "w10 , где w10 называют частотой перехода 1-0, " - постоянная Планка.

> > Частоту лазерного излучения w выберем близкой к частоте перехода w10 . При достаточно малой разности w - w10 частица способна поглотить квант излучения и перейти с основного уровня (0) на первый возбужденный уровень (1). Этим мы реализуем так называемое резонансное поглощение излучения. Отметим, что другие возбужденные уровни при этом не затрагиваются. После поглощения кванта излучения частица какое-то время пребывает на возбужденном уровне, после чего испускает квант излучения и опять оказывается на основном энергетическом уровне. Далее процесс повторяется, так что в среднем частица какую-то долю времени находится на возбужденном уровне, а оставшееся время - на основном.

> Ты статью дочитал? Он пытается дать научно-популярное описание светоинтуцированного дрейфа. Причем все интересующие его времена (время столкновений) много больше спонтанного времени жизни. В такой ситуации
> скачкообразное описание процесса излучения вполне применимо.

Это уже прогресс. Значит мы уже допускаем, что в некоторых случаях такое описание излучения может быть приемлемым.

>При этом если ты почитаешь его статьи в ЖЭТФ
> ты увидешь совсем другую песню, а именно кинетические уранения для населенностей и смешанные состояния , что бы далеко не ходить "Марков, Плеханов, Шалагин ЖЭТФ т120 вып 5 стр 1185 (2001)" (у него кстати и книжка есть "Раутиан, Смирнов, Шалагин "Нелинейные резонансы в спектрах атомов и молекул").

Ты видимо думаешь, что я сейчас рвану в библиотеку, потрачу день на поиск этих статей.. и в конце-концов выяснится, что просто ты их неправильно понял. Хотя если под руку попадётся, конечно обязательно взгляну.

>В научно-популярных статьях никто не будет строго использовать квантовой описание, никто просто не поймет.

Ну здесь ты в корне неправ. Научно-популярное объяснение - это не значит неправильное объяснение. Посмотри, например, статью Капицы, которая была и на этом форуме (Сообщение 8227). Разве мог бы так популярно изложить суть проблемы человек, слабо знакомый с темой, не понимающей её на много порядков больше, чем та малая вершина айсберга, которую он представляет аудитории? Разве есть там ошибки? Статьи, на которые я сослался, написаны уважаемыми людьми. Многих я знаю по научным публикациям. И что ты думаешь, что они стали бы позориться и перевирать факты, желая сделать изложение попроще?

И не пора ли представить свои ссылки?


> > Разница также в том, что квантовая электродинамика вводит физический вакуум, как низшее энергетическое состояние полей соответствующих частиц. Именно из-за взаимодействия возбуждённого электрона с виртуальными фотонами и происходит его спонтанный переход в основное состояние.

> Введение виртуальных фотонов это переход к Феймановской интерпретации квантовой механики. Оно получается через интегральное преобразование. Феймановское, Шредигеровское и, Гейзенберговское представление полностью эквивалентны.
> Что можно записать через виртуальные фотоны можно записать и через волновую функцию или через операторы рождения и уничтожения. Собственно весь ваккум содержится в гамильтониане для поля \sum_k \hbar\omega_k(a^{+}_k a_k+1/2)в слагаемом 1/2.

Я рад, что ты знаком с этой теорией и лишь подтверждаешь правоту моих слов.

> > > Mezhdu prochim vezde v QED, naprimer pri elektron-pozitronnoi annigilyazii fotony tozhe ispuskayutsa postepenno, s harakternym vremenem poryadka obratnoi massy elektrona.

> > Замечательно, постоянная планка порядка 10^-27 эрг сек, масса электрона порядка 10^-6 эрг, поэтому время перехода должно быть порядка 10^-21 сек. Между тем огромное число экспериментальных данных показывает, что атом теряет возбуждённое состояние за время порядка десятков и даже сотен наносекунд. Где он интересно проводит остальное время?

> Читай внимательно - аннигиляция электрон позитронной пары
> какой атом?

Ну хорошо, аннигиляция электрон позитронной пары, но я думаю, что какая-то оценка должна быть и для времени излучения атома. Буду очень признателен, если ты, имея столь глубокие познания в квантовой электродинамики, сможешь указать её и мы вместе оценим, чему же равняется время излучения атома в этой теории.


> Если у тебя есть ссылка, то зацитируй, а не наводи тень на плетень, посылая к недосягаемым источникам.

Не знаю для кого как а для меня воплне досягаемы. Секунд за
30. Если у тебя есть доступ к академической сети то должны быть доступны и тебе.

> Четвёртый том - это уже не квантовая механика. Я смотрю ты взял на вооружение методику Зиновия переводить разговор на темы, не имеющие отношения к делу. Моё утверждение состояло в том, что квантовая механика (взятая в объёме 3-го тома Ландафшица) не решает всех вопросов спонтанного излучения и что здесь частично надо привлекать понятия квантовой электродинамики (4-й том, что ты и сделал).

Квантовая механика определяется не 3 томом Ландау она малость пошире ( да и 40 лет уже прошло). Я тебе сразу написал что необходима процедура квантования электромагнитного поля. Больше от квантовой электродинамики
ничего не нужно. "умники":) тебе это сразу и нгаписали.

> > > Д.В.Широков, 1980, "Физика микромира", стр.220 -"..квантовая система будет находиться на возбуждённом уровне Ek некоторое время, а затем скачкообразно перейдёт на более низкий уровень. Средняя продолжительность tk пребывания системы на возбуждённом уровне называется временем жизни".

> > Честно говоря первый раз вижу такую фамилию. Может Ширков?

> Да, член-корр. АН СССР Д.В.Ширков

> > Но в любом случае он не прав.

> А что даёт тебе уверенность в том, что ты умнее многих людей (включая академиков и профессоров), на которые я тебе дал ссылки?

Во первых всего для одной. Во вторых и академики ошибаются.
В этой области я считаю себя достаточно квалифицированным,
что бы выносить такие суждения.

>>Ну я понимаю Рыков, у него своя новая теория, но в чём ты продвинулся дальше тех людей, по книгам которых ты учился.

В своей области (квантовой оптике) думаю я знаю гораздо больше них. К тому же все книги, которые ты давал 50-40 летней давности! Тебе не кажется что для этой науки это много. Ты бы еще на Вайскопфа сослалася (кстати именно он получил константу спонтанного распада в 1930 г).

Да и не пора бы дать ссылки со своей стороны, подтверждающие, что фотон высвечивается постепенно за сотни наносекунд (какая же у него при этом должна быть длина когерентности?) и что при переходе уединённого атома из возбуждённого состояния в основное могут излучаться много фотонов (что сразу бы было видно по спектру излучения).

Еще раз детектор от одного атома зарегистрирует один фотон
в каком-либо состоянии. Но существовать возбуждения будут
во все состояниях с квадратом амплитуды меньще единицы.
Сумма по все состояниям равна единице. Спектр от распада
при многократном повторенни эксперимента измерялся и является лоренцевским контуром с шириной \gamma/2 (ps если бы излучался один фотон, то с учетом спектра, не выполнялся бы закон сохранения энергии для одного акта излучения).

Длинна когерентности фотона для открытого пространства
равна бесконечности по определению. Это плоская волна.
Есть такое пронятие редукция волновой функции или принцип Паули. Ознакомся внимательно.

> > > Д.И.Блохинцев "Основы квантовой механики", стр.377 -
> > > "Величина Amn определяет продолжительность жизни атома в возбуждённом состоянии"

> > T=1/\gamma где \gamma - константа релаксации, его же и называют временм жизни уровня. Практически во всей современной литературе.

> Термин константа релаксации применяется чаще в отношении среды, состоящей из многих атомов. Но здесь надо принимать во внимание, что атом не только теряет энергию на излучение, но и получает энергию, излучаемую другими атомами.

Естественно, но пока мы говори о спонтанном распаде. Для оптически тонкой среды перерассеянием можно пренебречь. О константе радиационной релаксации говорят всегда для одного атома. У среды есть поперечное и продольное врямя жизини.

> Нет, там была другая методика. Посмотри, например, Сивухина, Оптика, пар.89 (если не брезгуешь столь ничтожным автором:)).

Ок посмотрю. Но я сомневаюсь, что тогда смогли померить скачкообразный переход для одного атома. Только в последнии 10 лет научились работать с отдельными атомами.

> > Электрон будет находится в смешанном состоянии :
> > R_v=exp(-\gamma*t) населенность верхнего уровня
> > R_n=1-exp(-\gamma*t) населенность нижнего уровня.
> > Это классические уравнения для распада возбужденного состояния.

> Я с этим утверждением согласен, но оно опять ни к месту. Эти классические уравнения выводятся из предположения квазистационарности уровней и никак не могут служить доказательством медленного выдавливания фотона. gamma здесь вовсе не время выдавливания фотона, как ты думаешь, а время жизни возбуждённого уровня.

> > Если ты считаешь, что электрон переходит с верхнего уровня на нижний скачком, то ты должен записать статистическое уравнение для динамики атома. Уравнение Шредингера таковым не является. Волновая функция электрона будет изменятся гладко (если конечно зависимость гамильтониана от t гладкая функция), это просто математическая теорема. Квадрат модуля волновой функции определяет вероятность измерить объект в определенном состоянии, а не существовать в этом состоянии.

> С этими тривиальными истинами я согласен, но они не доказывают плавность выдавливания фотона.

Только ты их как-то совсем не понимаешь.

>> Как раз такой плавный переход и не можен быть описан уравнением Шреденгера. Как ты себе представляешь математическое описание плавного перехода из возбуждённого состояния в основное? Типа часть электрона на верхнем уровне, часть на нижнем, а из атома торчит часть фотона?

Именно так, электрон и поле находятся в смешанном состоянии.
Собственно это и есть основная суть квантовой механики. Что волновая функция системы не разлагается на произведение ее частей. В данном случае электронных уровней и фотонов.
Иначе говоря в любой момент времени ты не можешь сказать что электрон находится на верхнем уровне или на нижнем
Уравнение Шредингера именно этот процесс и описывает.

Собственно что такое волновые функции уровней? Это просто
базис по которому разлагается волновая функция электрона.
Могу например разложить и по плоским волнам. Будет у меня совершенно другой набор уровней. Другое дело что плоские волны не являются собственными функциями гамильтониана атома, как следствие при таком разложении в атоме будут происходить постоянные плавные переходы меду "уровнями".


> Ну хорошо, аннигиляция электрон позитронной пары, но я думаю, что какая-то оценка должна быть и для времени излучения атома. Буду очень признателен, если ты, имея столь глубокие познания в квантовой электродинамики, сможешь указать её и мы вместе оценим, чему же равняется время излучения атома в этой теории.

почему оценка? она изветна точно:
\gamma=\frac{4\omega_{21}^3||\mu_{21}||^2}{3\hbar c^3}

\mu_{21} - дипольный момент перехода.


> Ну здесь ты в корне неправ. Научно-популярное объяснение - это не значит неправильное объяснение. Посмотри, например, статью Капицы, которая была и на этом форуме (Сообщение 8227). Разве мог бы так популярно изложить суть проблемы человек, слабо знакомый с темой, не понимающей её на много порядков больше, чем та малая вершина айсберга, которую он представляет аудитории? Разве есть там ошибки?

Там есть неточности и упрощения и если человек не глубоко
знаком с этой теорией у него возникнут противоречия если он начнет копать. Помнится у тебя был вопрос с описанием отражения света квантовым способом. Ну и как? сумел объяснить в рамках скачкообразного излучения?

>>Статьи, на которые я сослался, написаны уважаемыми людьми. Многих я знаю по научным публикациям. И что ты думаешь, что они стали бы позориться и перевирать факты, желая сделать изложение попроще?

Я там пока нашел только одного Шалагина (в самом деле человег известный).
Они их не перевирают а упрощают. Люди которые вкурсе этой науки и так контекст понятен. Для остальных так проще.

Z

> И не пора ли представить свои ссылки?

Я тебе ссылок надавал на год вперед хватит. можешь еще посмотреть общедоступный архив xxx.lanl.gov или его зеркало xxx.itep.ru. Если хочешь читай. Salavata я думаю сам разберется.


> > Ну хорошо, аннигиляция электрон позитронной пары, но я думаю, что какая-то оценка должна быть и для времени излучения атома. Буду очень признателен, если ты, имея столь глубокие познания в квантовой электродинамики, сможешь указать её и мы вместе оценим, чему же равняется время излучения атома в этой теории.

> почему оценка? она изветна точно:
> \gamma=\frac{4\omega_{21}^3||\mu_{21}||^2}{3\hbar c^3}

> \mu_{21} - дипольный момент перехода.

Опять умничаешь? Или действительно не понимаешь разницы между временем излучения атома и временем жизни уровня?


>При этом если ты почитаешь его статьи в ЖЭТФ ты увидешь совсем другую песню, а именно кинетические уранения для населенностей и смешанные состояния , что бы далеко не ходить "Марков, Плеханов, Шалагин ЖЭТФ т120 вып 5 стр 1185 (2001)" (у него кстати и книжка есть "Раутиан, Смирнов, Шалагин "Нелинейные резонансы в спектрах атомов и молекул").

Ну почитал. И зачем спрашивается ты на неё сослался. Думаешь мне делать больше нечего, как по библиотекам таскаться? Ну описывают они там возникновение инверсной заселённости в двухуровневой системе при нерезонансном поглощении непрерывного излучения в присутствии буферного газа. Эфект более или менее интересный, но какое отношение это имеет к нашей теме? Или ты хотел просто продемонстрировать какие умные статьи ты читал?


> > Если у тебя есть ссылка, то зацитируй, а не наводи тень на плетень, посылая к недосягаемым источникам.

> Не знаю для кого как а для меня воплне досягаемы. Секунд за 30. Если у тебя есть доступ к академической сети то должны быть доступны и тебе.

Нет в твоих ссылках ничего, что относилось бы к нашей теме. Просто разные статьи по лазерам, квантовой оптике и электронике мне кидать не надо. Я их уже достаточно почитал.

> > Четвёртый том - это уже не квантовая механика. Я смотрю ты взял на вооружение методику Зиновия переводить разговор на темы, не имеющие отношения к делу. Моё утверждение состояло в том, что квантовая механика (взятая в объёме 3-го тома Ландафшица) не решает всех вопросов спонтанного излучения и что здесь частично надо привлекать понятия квантовой электродинамики (4-й том, что ты и сделал).

> Квантовая механика определяется не 3 томом Ландау она малость пошире ( да и 40 лет уже прошло). Я тебе сразу написал что необходима процедура квантования электромагнитного поля. Больше от квантовой электродинамики
> ничего не нужно. "умники":) тебе это сразу и нгаписали.

Кстати "умники" - это не те кто умные, а те кто умничает. Вот смотрю я на тебя и думаю, что было бы, если бы вы встретились с Ландау. Он типа говорит: "написал я 100 книжек, а вот этого не понимаю, и этого, и этого..", а ты ему: "А я вот три книжки Ваших прочитал и всё понимаю".

> > > > Д.В.Широков, 1980, "Физика микромира", стр.220 -"..квантовая система будет находиться на возбуждённом уровне Ek некоторое время, а затем скачкообразно перейдёт на более низкий уровень. Средняя продолжительность tk пребывания системы на возбуждённом уровне называется временем жизни".

> > > Честно говоря первый раз вижу такую фамилию. Может Ширков?

> > Да, член-корр. АН СССР Д.В.Ширков

> > > Но в любом случае он не прав.

> > А что даёт тебе уверенность в том, что ты умнее многих людей (включая академиков и профессоров), на которые я тебе дал ссылки?

> Во первых всего для одной. Во вторых и академики ошибаются.
> В этой области я считаю себя достаточно квалифицированным,
> что бы выносить такие суждения.

Ой, какое у нас самомнение :)

> >>Ну я понимаю Рыков, у него своя новая теория, но в чём ты продвинулся дальше тех людей, по книгам которых ты учился.

> В своей области (квантовой оптике) думаю я знаю гораздо больше них. К тому же все книги, которые ты давал 50-40 летней давности! Тебе не кажется что для этой науки это много. Ты бы еще на Вайскопфа сослалася (кстати именно он получил константу спонтанного распада в 1930 г).

Во-первых не такие старые, а, во-вторых, какая революция произошла за последние 30 лет в понимании спонтанного излучения? Наоборот, старые книжки зачастую бывают более ценными, чем их перепевы нынешними "достаточно квалифицированными" КФМН-ами.

> Да и не пора бы дать ссылки со своей стороны, подтверждающие, что фотон высвечивается постепенно за сотни наносекунд (какая же у него при этом должна быть длина когерентности?) и что при переходе уединённого атома из возбуждённого состояния в основное могут излучаться много фотонов (что сразу бы было видно по спектру излучения).

> Еще раз детектор от одного атома зарегистрирует один фотон
> в каком-либо состоянии. Но существовать возбуждения будут
> во все состояниях с квадратом амплитуды меньще единицы.

Не возбуждения, а лишь их вероятности.

> Сумма по все состояниям равна единице. Спектр от распада
> при многократном повторенни эксперимента измерялся и является лоренцевским контуром с шириной \gamma/2

Какой может быть спектр у одного фотона.

(ps если бы излучался один фотон, то с учетом спектра, не выполнялся бы закон сохранения энергии для одного акта излучения).

Про ps не понял.

> > > > Д.И.Блохинцев "Основы квантовой механики", стр.377 -
> > > > "Величина Amn определяет продолжительность жизни атома в возбуждённом состоянии"

> > > T=1/\gamma где \gamma - константа релаксации, его же и называют временм жизни уровня. Практически во всей современной литературе.

Да как хочешь называй, только не путай со временем излучения (или, как ещё говорят, с естественным затуханием), которое относится к классическому осциллятору. В квантовой физике эта величина имеет смысл времени жизни возбуждённого состояния, но непрерывность излучения классического осциллятора заменяется здесь дискретным излучением квантового осциллятора.

> > > Электрон будет находится в смешанном состоянии :
> > > R_v=exp(-\gamma*t) населенность верхнего уровня
> > > R_n=1-exp(-\gamma*t) населенность нижнего уровня.
> > > Это классические уравнения для распада возбужденного состояния.

> > Я с этим утверждением согласен, но оно опять ни к месту. Эти классические уравнения выводятся из предположения квазистационарности уровней и никак не могут служить доказательством медленного выдавливания фотона. gamma здесь вовсе не время выдавливания фотона, как ты думаешь, а время жизни возбуждённого уровня.

> > > Если ты считаешь, что электрон переходит с верхнего уровня на нижний скачком, то ты должен записать статистическое уравнение для динамики атома. Уравнение Шредингера таковым не является. Волновая функция электрона будет изменятся гладко (если конечно зависимость гамильтониана от t гладкая функция), это просто математическая теорема. Квадрат модуля волновой функции определяет вероятность измерить объект в определенном состоянии, а не существовать в этом состоянии.

> > С этими тривиальными истинами я согласен, но они не доказывают плавность выдавливания фотона.

> Только ты их как-то совсем не понимаешь.

А мне кажется, что именно ты не понимаешь. Очень советую Феймана.

> >> Как раз такой плавный переход и не можен быть описан уравнением Шреденгера. Как ты себе представляешь математическое описание плавного перехода из возбуждённого состояния в основное? Типа часть электрона на верхнем уровне, часть на нижнем, а из атома торчит часть фотона?

> Именно так, электрон и поле находятся в смешанном состоянии.
> Собственно это и есть основная суть квантовой механики. Что волновая функция системы не разлагается на произведение ее частей. В данном случае электронных уровней и фотонов.
> Иначе говоря в любой момент времени ты не можешь сказать что электрон находится на верхнем уровне или на нижнем
> Уравнение Шредингера именно этот процесс и описывает.

> Собственно что такое волновые функции уровней? Это просто
> базис по которому разлагается волновая функция электрона.
> Могу например разложить и по плоским волнам. Будет у меня совершенно другой набор уровней. Другое дело что плоские волны не являются собственными функциями гамильтониана атома, как следствие при таком разложении в атоме будут происходить постоянные плавные переходы меду "уровнями".

Ладно, на это подробнее отвечу следующим сообщением, после которого у тебя уже не должно остаться никаких сомнений по поводу времени спонтанного излучения.


> >При этом если ты почитаешь его статьи в ЖЭТФ ты увидешь совсем другую песню, а именно кинетические уранения для населенностей и смешанные состояния , что бы далеко не ходить "Марков, Плеханов, Шалагин ЖЭТФ т120 вып 5 стр 1185 (2001)" (у него кстати и книжка есть "Раутиан, Смирнов, Шалагин "Нелинейные резонансы в спектрах атомов и молекул").

> Ну почитал. И зачем спрашивается ты на неё сослался. Думаешь мне делать больше нечего, как по библиотекам таскаться? Ну описывают они там возникновение инверсной заселённости в двухуровневой системе при нерезонансном поглощении непрерывного излучения в присутствии буферного газа. Эфект более или менее интересный, но какое отношение это имеет к нашей теме? Или ты хотел просто продемонстрировать какие умные статьи ты читал?

Я хотел показать разницу между научно-популярной статьей и нормальной. Там кстати используются смешанные состояния.
О чем собственно и идет разговор.


> > > Ну хорошо, аннигиляция электрон позитронной пары, но я думаю, что какая-то оценка должна быть и для времени излучения атома. Буду очень признателен, если ты, имея столь глубокие познания в квантовой электродинамики, сможешь указать её и мы вместе оценим, чему же равняется время излучения атома в этой теории.

> > почему оценка? она изветна точно:
> > \gamma=\frac{4\omega_{21}^3||\mu_{21}||^2}{3\hbar c^3}

> > \mu_{21} - дипольный момент перехода.

> Опять умничаешь? Или действительно не понимаешь разницы между временем излучения атома и временем жизни уровня?


> > > Ну хорошо, аннигиляция электрон позитронной пары, но я думаю, что какая-то оценка должна быть и для времени излучения атома. Буду очень признателен, если ты, имея столь глубокие познания в квантовой электродинамики, сможешь указать её и мы вместе оценим, чему же равняется время излучения атома в этой теории.

> > почему оценка? она изветна точно:
> > \gamma=\frac{4\omega_{21}^3||\mu_{21}||^2}{3\hbar c^3}

> > \mu_{21} - дипольный момент перехода.

> Опять умничаешь? Или действительно не понимаешь разницы между временем излучения атома и временем жизни уровня?

Chto??? :)))


> >> Как раз такой плавный переход и не можен быть описан уравнением Шреденгера. Как ты себе представляешь математическое описание плавного перехода из возбуждённого состояния в основное? Типа часть электрона на верхнем уровне, часть на нижнем, а из атома торчит часть фотона?

> Именно так, электрон и поле находятся в смешанном состоянии.
> Собственно это и есть основная суть квантовой механики. Что волновая функция системы не разлагается на произведение ее частей. В данном случае электронных уровней и фотонов.
> Иначе говоря в любой момент времени ты не можешь сказать что электрон находится на верхнем уровне или на нижнем
> Уравнение Шредингера именно этот процесс и описывает.

> Собственно что такое волновые функции уровней? Это просто
> базис по которому разлагается волновая функция электрона.
> Могу например разложить и по плоским волнам. Будет у меня совершенно другой набор уровней. Другое дело что плоские волны не являются собственными функциями гамильтониана атома, как следствие при таком разложении в атоме будут происходить постоянные плавные переходы меду "уровнями".

Давай сделаем такой мысленный эксперимент. Пусть имеется уединённый атом и детектор, с помощью которого мы можем определить в каком состоянии (возбуждённом или основном) находится атом. Временное разрешение детектора составляет 1 нс. Переведём атом в возбуждённое состояние и будем через каждую 1 нс определять его состояние. Начальные 93 теста покажут возбуждённое состояние атома, а 94-й тест (на 94-й наносекунде после возбуждения) и все последующие тесты покажут, что атом находится в основном состоянии. Уменьшим в 10 раз временное разрешение детектора и проведём ещё одну серию испытаний. И снова мы зарегистрируем скачкообразный переход атома в основное состояние. Таким образом, несмотря на то, что волновая функция электрона представляет суперпозицию основного и возбуждённого состояний с коэффицентами exp(-t/tau) и 1-exp(t/tau), в момент измерения эта волновая функция редуцируется до атома в возбуждённом состоянии или в основном состоянии + фотон, причём постоянная tau является здесь временем жизни возбуждённого уровня, а переход атома (как мы его видим детектором) из возбуждённого состояния в основное происходит скачкообразно (мы не регистрируем никаких промежуточных состояний).


> Кстати "умники" - это не те кто умные, а те кто умничает. Вот смотрю я на тебя и думаю, что было бы, если бы вы встретились с Ландау. Он типа говорит: "написал я 100 книжек, а вот этого не понимаю, и этого, и этого..", а ты ему: "А я вот три книжки Ваших прочитал и всё понимаю".

По-моему умничаешь ты, если не сказать грубее.

> Ой, какое у нас самомнение :)

Уверенность.

> > В своей области (квантовой оптике) думаю я знаю гораздо больше них. К тому же все книги, которые ты давал 50-40 летней давности! Тебе не кажется что для этой науки это много. Ты бы еще на Вайскопфа сослалася (кстати именно он получил константу спонтанного распада в 1930 г).

> Во-первых не такие старые, а, во-вторых, какая революция произошла за последние 30 лет в понимании спонтанного излучения? Наоборот, старые книжки зачастую бывают более ценными, чем их перепевы нынешними "достаточно квалифицированными" КФМН-ами.

Ну тогда предлагаю начать с надо начинать с Ньютона.

> > Да и не пора бы дать ссылки со своей стороны, подтверждающие, что фотон высвечивается постепенно за сотни наносекунд (какая же у него при этом должна быть длина когерентности?) и что при переходе уединённого атома из возбуждённого состояния в основное могут излучаться много фотонов (что сразу бы было видно по спектру излучения).

> > Еще раз детектор от одного атома зарегистрирует один фотон в каком-либо состоянии. Но существовать возбуждения будут во все состояниях с квадратом амплитуды меньще единицы.

> Не возбуждения, а лишь их вероятности.

Еще раз квадратом амплитуды определяет не вероятность существовать, а вероятность измерить.


>
> > Сумма по все состояниям равна единице. Спектр от распада
> > при многократном повторенни эксперимента измерялся и является лоренцевским контуром с шириной \gamma/2

> Какой может быть спектр у одного фотона.

Читай внимательно при многократных измерениях. (интересно кстати если ты считаешь что атом испускает один фотон за конечное время то как у него не может быть спектра?)

> (ps если бы излучался один фотон, то с учетом спектра, не выполнялся бы закон сохранения энергии для одного акта излучения).
> Про ps не понял.

пусть разница между верхним и нижним уровнем \omega_{21}.
Из экспериментов мы знаем что спетр от радиационного распада имеет Лоренцевский профиль. Если ты считаешь, что у тебя фотон излучается один и скачком то имеем разницу в энергии \hbar(\omega_{21}-\omega_k).


> Да как хочешь называй, только не путай со временем излучения (или, как ещё говорят, с естественным затуханием), которое относится к классическому осциллятору. В квантовой физике эта величина имеет смысл времени жизни возбуждённого состояния, но непрерывность излучения классического осциллятора заменяется здесь дискретным излучением квантового осциллятора.

Она заменяется дискретным детектированием.

> А мне кажется, что именно ты не понимаешь. Очень советую Феймана.

> > >> Как раз такой плавный переход и не можен быть описан уравнением Шреденгера. Как ты себе представляешь математическое описание плавного перехода из возбуждённого состояния в основное? Типа часть электрона на верхнем уровне, часть на нижнем, а из атома торчит часть фотона?

> > Именно так, электрон и поле находятся в смешанном состоянии.
> > Собственно это и есть основная суть квантовой механики. Что волновая функция системы не разлагается на произведение ее частей. В данном случае электронных уровней и фотонов.
> > Иначе говоря в любой момент времени ты не можешь сказать что электрон находится на верхнем уровне или на нижнем
> > Уравнение Шредингера именно этот процесс и описывает.

> > Собственно что такое волновые функции уровней? Это просто
> > базис по которому разлагается волновая функция электрона.
> > Могу например разложить и по плоским волнам. Будет у меня совершенно другой набор уровней. Другое дело что плоские волны не являются собственными функциями гамильтониана атома, как следствие при таком разложении в атоме будут происходить постоянные плавные переходы меду "уровнями".

> Ладно, на это подробнее отвечу следующим сообщением, после которого у тебя уже не должно остаться никаких сомнений по поводу времени спонтанного излучения.

Вперед:) твоя очередь умничать.


> > >> Как раз такой плавный переход и не можен быть описан уравнением Шреденгера. Как ты себе представляешь математическое описание плавного перехода из возбуждённого состояния в основное? Типа часть электрона на верхнем уровне, часть на нижнем, а из атома торчит часть фотона?

> > Именно так, электрон и поле находятся в смешанном состоянии.
> > Собственно это и есть основная суть квантовой механики. Что волновая функция системы не разлагается на произведение ее частей. В данном случае электронных уровней и фотонов.
> > Иначе говоря в любой момент времени ты не можешь сказать что электрон находится на верхнем уровне или на нижнем
> > Уравнение Шредингера именно этот процесс и описывает.

> > Собственно что такое волновые функции уровней? Это просто
> > базис по которому разлагается волновая функция электрона.
> > Могу например разложить и по плоским волнам. Будет у меня совершенно другой набор уровней. Другое дело что плоские волны не являются собственными функциями гамильтониана атома, как следствие при таком разложении в атоме будут происходить постоянные плавные переходы меду "уровнями".

> Давай сделаем такой мысленный эксперимент. Пусть имеется уединённый атом и детектор, с помощью которого мы можем определить в каком состоянии (возбуждённом или основном) находится атом. Временное разрешение детектора составляет 1 нс. Переведём атом в возбуждённое состояние и будем через каждую 1 нс определять его состояние. Начальные 93 теста покажут возбуждённое состояние атома, а 94-й тест (на 94-й наносекунде после возбуждения) и все последующие тесты покажут, что атом находится в основном состоянии. Уменьшим в 10 раз временное разрешение детектора и проведём ещё одну серию испытаний. И снова мы зарегистрируем скачкообразный переход атома в основное состояние. Таким образом, несмотря на то, что волновая функция электрона представляет суперпозицию основного и возбуждённого состояний с коэффицентами exp(-t/tau) и 1-exp(t/tau), в момент измерения эта волновая функция редуцируется до атома в возбуждённом состоянии или в основном состоянии + фотон, причём постоянная tau является здесь временем жизни возбуждённого уровня, а переход атома (как мы его видим детектором) из возбуждённого состояния в основное происходит скачкообразно (мы не регистрируем никаких промежуточных состояний).

Прекрасно. То что ты изложил называется редукция волновой функции при взаимодействии квантовой системы с макро объектом. Регистрация естественно происходит скачком в момент срабатывания детектора (естественно мы не можем зарегистрировать пол фотона). И мы будем измерять скачкообразный переход, мы никогда не будем измерять плавного перехода. Но в промежутках между измерениями
волновая функция электрона и электромагнитного поля подчиняется уравнению Шредингера, где динамика непрерывная.

Скачкообразно происходит имеенно измерение и как следствие редукция волновой функции. Ты никогда не получишь дифракционную картину от рассеянного света для двух атомов
если будешь считать что они излучают случайно и независимо.
А при скачкооборазном независимом переходе для каждого из атомов именно так и должно быть. Другое дело когда при измерении оба атома и поле редуцируются к какому-то состоянию, тогда пожалуйста. О чем собственно я тебе и дал ссылку на статью в Phys. Rev.

Собственно это основная проблема квантовой механики, что принцип Паули (то бишь взаимодействия макро объекта с квантовы противоречит (или скажем так пока не получен в каком либо похожем виде) из уровнения Шредингера.

Например:
Вопрос такой, как ты определяешь процесс измерения? Когда дететор включают с периодичностью 1нс и выключают через
0.1нс редукция волновой функции происходит при каждом включении? А если ты будешь смотреть на атом ты его измеряшь или как? И чем собственно определяется когда происходит редукция волновой функции? почему именно детектор а не стенки кюветы или что либо еще?




> > > (ps если бы излучался один фотон, то с учетом спектра, не выполнялся бы закон сохранения энергии для одного акта излучения).

> > Про ps не понял.

> пусть разница между верхним и нижним уровнем \omega_{21}.
> Из экспериментов мы знаем что спетр от радиационного распада имеет Лоренцевский профиль. Если ты считаешь, что у тебя фотон излучается один и скачком то имеем разницу в энергии \hbar(\omega_{21}-\omega_k).

От одного фотона не будет никакого Лоренцевского профиля. Собственно Лоренцевский профиль - это функция распределения многих фотонов по энергиям, возникающая из-за конечности времени жизни возбуждённого уровня и связанной с ней неопределённостью энергии уровня. Если бы при переходе электрона с возбуждённого уровня на основной вылетало бы N фотонов, то энерия каждого из них была бы дробная часть от энергии перехода и ниблюдалось бы или N спектральных линий, или одна с частотой в N раз меньше энергии перехода. Ничего такого на эксперименте не наблюдается.


> > Давай сделаем такой мысленный эксперимент. Пусть имеется уединённый атом и детектор, с помощью которого мы можем определить в каком состоянии (возбуждённом или основном) находится атом. Временное разрешение детектора составляет 1 нс. Переведём атом в возбуждённое состояние и будем через каждую 1 нс определять его состояние. Начальные 93 теста покажут возбуждённое состояние атома, а 94-й тест (на 94-й наносекунде после возбуждения) и все последующие тесты покажут, что атом находится в основном состоянии. Уменьшим в 10 раз временное разрешение детектора и проведём ещё одну серию испытаний. И снова мы зарегистрируем скачкообразный переход атома в основное состояние. Таким образом, несмотря на то, что волновая функция электрона представляет суперпозицию основного и возбуждённого состояний с коэффицентами exp(-t/tau) и 1-exp(t/tau), в момент измерения эта волновая функция редуцируется до атома в возбуждённом состоянии или в основном состоянии + фотон, причём постоянная tau является здесь временем жизни возбуждённого уровня, а переход атома (как мы его видим детектором) из возбуждённого состояния в основное происходит скачкообразно (мы не регистрируем никаких промежуточных состояний).

> Прекрасно. То что ты изложил называется редукция волновой функции при взаимодействии квантовой системы с макро объектом. Регистрация естественно происходит скачком в момент срабатывания детектора (естественно мы не можем зарегистрировать пол фотона). И мы будем измерять скачкообразный переход, мы никогда не будем измерять плавного перехода. Но в промежутках между измерениями волновая функция электрона и электромагнитного поля подчиняется уравнению Шредингера, где динамика непрерывная.
> Скачкообразно происходит имеенно измерение и как следствие редукция волновой функции.

Нет, вовсе не так. Скачкообразно происходит имеено переход, а не измерение. Я вообще не понимаю, что значит скачкообразное измерение. Ты хочешь сказать, что у тебя пороговый детектор? Ну так ты возьми нормальный, который сможет зарегистрировать электрон между уровнями, если он вдруг там окажется. Здесь можно говорить лишь о времени измерения. Ну, например, запусти в Windows системный монитор (SYSMON.EXE в директории Windows). Будем смотреть, например, загруженность процессора. Можно настроить отображение информации таким образом, что она будет обновляться каждые 2 секунды. В промежутке между двумя последовательными обновлениями Системный монитор накапливает информацию о загруженности процессора. Частоту обновления информации на экране можно увеличить или уменьшить, но мы не сможим сделать её равной 1 мкс, т.к. этого времени недостаточно для правильного съёма информации о загрузке процессора. Так и с детектором. Время измерения должно быть меньше, чем время жизни возбуждённого уровня, но мы не сможем сделать время измерения to сколь угодно малым, т.к. при уменьшении время измерения растёт неопределённость энергии и при to=2*pi/wmn~10^-21 сек мы вообще не сможем отличить возбуждённый уровень от основного.

Давай сделаем ещё один мысленный эксперимент. Пусть у нас есть 100 уединённых атомов и 100 детекторов, которые за ними следят. Разрешение каждого детектора 1 нс. Возбудим все атомы одновременно и будем каждым детектором смотреть, когда каждый из атомов перейдёт в основное состояние. Первый детектор покажет, что первый атом перешёл в основное состояние на 60 наносекунде, второй детектор даст 40 нс, третий - 70 нс и т.д. Отложив показания всех детекторов на миллиметровке в виде функции распределени, мы получим экспоненту exp(-t/tau) с коэффициентом убывания tau, равным, например, 50 нс. Это время и берётся в качестве времени жизни атома в возбуждённом состоянии. Собствено так и поступил В.Вин в 1919-1927 году, когда впрыскивал в вакуум через узкое отверстие возбуждённые атомы и наблюдал затухание свечения в газе по мере их удаления от входного отверстия.

> Вопрос такой, как ты определяешь процесс измерения?

Как получение информации о состоянии системы.

>Когда дететор включают с периодичностью 1нс и выключают через 0.1нс редукция волновой функции происходит при каждом включении?

Редукция волновой функции - это лишь физическая модель, причём не очень удачная. В будующем люди придумают, видимо, менее пародоксальную теорию (физическую модель) того, что происходит с микросистемой между измерениями (может это будут струны или что угодно ещё), но в моменты измерения она будет давать абсолютно те же (или более точные) результаты, совпадающие с результатом эксперементальных измерений. Таким образом, возвращаясь к вопросу о времени излучения, мы можем говорить только о том что мы видим (измеряем), а то что происходит между измерениями мы не знаем. А видим мы скачкообразный переход из возбуждённого состояния в основное. Между измерениями мы представляем состояние системы в виде суперпозиции волновых функций, но лишь для того, чтобы предсказать что же будет в момент следующего измерения.

> А если ты будешь смотреть на атом ты его измеряшь или как?

Конечно.

> И чем собственно определяется когда происходит редукция волновой функции?

Измерением. Это заложено в физической модели, называемой квантовой механикой. Не надо думать, что она описывает как всё происходит на самом деле. Этого мы не знаем.

> почему именно детектор а не стенки кюветы или что либо еще?

Стенки также дают свой вклад в поведение микроскопической системы.



> Нет, вовсе не так. Скачкообразно происходит имеено переход, а не измерение. Я вообще не понимаю, что значит скачкообразное измерение.

Скачкообразное измерение это врямя срабатывания детектора
теоретически может быть сколь угодно малым порядка собственной частоты детектора. А вот скачкообразный переход это в самом деле не понятно. Чем определяется его начало и конец? Просто так был на уровне испустил фотон и свалился? Опять таки как выполнить закон сохранения энергии, вылетил фотон с энергией \hbar \omega_k a в атоме убыло на \hbar\omega_{21} больше объектов нет.

>> Ты хочешь сказать, что у тебя пороговый детектор? Ну так ты возьми нормальный, который сможет зарегистрировать электрон между уровнями, если он вдруг там окажется.

Если ты сделаешь такой детектор тебе нобелевскую дадут.
Все процессы с макрообъектами идут квантами. А опять таки атом взаимодействует с прибором через электромагнитное поле,
а не непосредественно.


>> Здесь можно говорить лишь о времени измерения. Ну, например, запусти в Windows системный монитор (SYSMON.EXE в директории Windows). Будем смотреть, например, загруженность процессора. Можно настроить отображение информации таким образом, что она будет обновляться каждые 2 секунды. В промежутке между двумя последовательными обновлениями Системный монитор накапливает информацию о загруженности процессора. Частоту обновления информации на экране можно увеличить или уменьшить, но мы не сможим сделать её равной 1 мкс, т.к. этого времени недостаточно для правильного съёма информации о загрузке процессора. Так и с детектором. Время измерения должно быть меньше, чем время жизни возбуждённого уровня, но мы не сможем сделать время измерения to сколь угодно малым, т.к. при уменьшении время измерения растёт неопределённость энергии и при to=2*pi/wmn~10^-21 сек мы вообще не сможем отличить возбуждённый уровень от основного.

Детектор либо регистрирует событие в определенном диапазоне энергии либо нет. Точность по энергии и по времени может быть любая. Вырезай из спектра сколь угодно малый дипазон и смотри (например шепчущей галереей ширина 10 Гц на частоте 10^15). Каждую 1пс есть что-то на приборе или нет. Частота съема информации определяется лишь собственной частотой прибора. Естественно достоверность статистики будет определяться принципом неопределенности. Но однюдь не частота измерений или диапазон энергии.

> Давай сделаем ещё один мысленный эксперимент. Пусть у нас есть 100 уединённых атомов и 100 детекторов, которые за ними следят. Разрешение каждого детектора 1 нс. Возбудим все атомы одновременно и будем каждым детектором смотреть, когда каждый из атомов перейдёт в основное состояние. Первый детектор покажет, что первый атом перешёл в основное состояние на 60 наносекунде, второй детектор даст 40 нс, третий - 70 нс и т.д. Отложив показания всех детекторов на миллиметровке в виде функции распределени, мы получим экспоненту exp(-t/tau) с коэффициентом убывания tau, равным, например, 50 нс. Это время и берётся в качестве времени жизни атома в возбуждённом состоянии. Собствено так и поступил В.Вин в 1919-1927 году, когда впрыскивал в вакуум через узкое отверстие возбуждённые атомы и наблюдал затухание свечения в газе по мере их удаления от входного отверстия.

Хорошо, хотя я сомневаюсь что число впрыскиваемых атомов было меньше чем 10^9. Их и в 70-х годах с трудом делали.
Ну а что это показавыет? каждый детектор в какой-то момент времени срабатывает (со своей внутренней частотой), в этот момент (и за время его срабатывания) происходит редукция
волновой функции. Я не очень понимаю, что здесь противоречит тому как я излагаю процесс измерения.

> > Вопрос такой, как ты определяешь процесс измерения?
> Как получение информации о состоянии системы.

Если детектор не сработал это получение информации или нет?

> >Когда дететор включают с периодичностью 1нс и выключают через 0.1нс редукция волновой функции происходит при каждом включении?

> Редукция волновой функции - это лишь физическая модель, причём не очень удачная. В будующем люди придумают, видимо, менее пародоксальную теорию (физическую модель) того, что происходит с микросистемой между измерениями (может это будут струны или что угодно ещё), но в моменты измерения она будет давать абсолютно те же (или более точные) результаты, совпадающие с результатом эксперементальных измерений.

Я могу сказать что редукция волновой функции проверена экспериментально, причем не единожды (полезно иногда современную литературу читать). Схема эксперимента следущая
брался помоему трехуровневый атом \lambda типа с одним быстрым переходом и другим медленным(квазистационарным)
. На атом светили лазером и смотрели рассеянное излучение. В основном светил быстрый переход, но в какой то момент детектор регистрировал квазистационарный переход, происходила редукция волновой функции на нижнее состояние относящееся к квазистационарному переходу и на какой то промежуток атом переставал светить (рассеяние не происходило). Потом набирали статистику "темных" и светлых периодов. Если бы редукции небыло он бы светил постоянно.

Эксперимент с дифракцией на двух атомах я уже приводил. Если редукция происходит в момент вылета фотонов то интерференционной картьины не будет.


>> Таким образом, возвращаясь к вопросу о времени излучения, мы можем говорить только о том что мы видим (измеряем), а то что происходит между измерениями мы не знаем. А видим мы скачкообразный переход из возбуждённого состояния в основное. Между измерениями мы представляем состояние системы в виде суперпозиции волновых функций, но лишь для того, чтобы предсказать что же будет в момент следующего измерения.

Если ты считаешь, что между измерениями динамика подчиняется уравнению Шредингера, а в момент измерения происходит редукция волновой функции, то дальше спор терминологический. Если же редукция происходит в момент вылета фотона то давай продолжим.

> > А если ты будешь смотреть на атом ты его измеряшь или как?
> Конечно.
Если ты не увидел фотона ты совершил процесс измерения.

> > И чем собственно определяется когда происходит редукция волновой функции?

> Измерением. Это заложено в физической модели, называемой квантовой механикой. Не надо думать, что она описывает как всё происходит на самом деле. Этого мы не знаем.

О! прекрасно. То бишь таки измерением а не испусканием.
Что и требовалось показать. Ну и зачем ты тогда голову морочил со скачкообразным вылетом?



> > почему именно детектор а не стенки кюветы или что либо еще?

> Стенки также дают свой вклад в поведение микроскопической системы.


> > > > (ps если бы излучался один фотон, то с учетом спектра, не выполнялся бы закон сохранения энергии для одного акта излучения).

> > > Про ps не понял.

> > пусть разница между верхним и нижним уровнем \omega_{21}.
> > Из экспериментов мы знаем что спетр от радиационного распада имеет Лоренцевский профиль. Если ты считаешь, что у тебя фотон излучается один и скачком то имеем разницу в энергии \hbar(\omega_{21}-\omega_k).

> От одного фотона не будет никакого Лоренцевского профиля. Собственно Лоренцевский профиль - это функция распределения многих фотонов по энергиям, возникающая из-за конечности времени жизни возбуждённого уровня и связанной с ней неопределённостью энергии уровня. Если бы при переходе электрона с возбуждённого уровня на основной вылетало бы N фотонов, то энерия каждого из них была бы дробная часть от энергии перехода и ниблюдалось бы или N спектральных линий, или одна с частотой в N раз меньше энергии перехода. Ничего такого на эксперименте не наблюдается.

От N атомов наблюдается лоренцевский профиль. Один атом испускает один фотон. Все атомы испускают независимо. Если ты считаешь, что энергия фотона определяется в момент скачкообразноко испускания. То для каких-то атомов будет невыполнятся закон сохранения энергии. Это собственно было самым первым возражением против такой интерпретации квантовой механики.


ИТАК:

Сообщение №9144от Volody:
Атом (говорю об отдельном атоме) будет излучать не один фотон

А вот, что после моих разъяснений:

Сообщение №9232 от Volody:
"Один атом испускает один фотон"

На этом я считаю свою миссию выполненной.До встречи в новом треде.

Леонид.


Прочитав текст ответа, я не нахожу в нём никаких возражений по существу. На поставленный в сообщении №9111 от salavata вопрос я с полной уверенностью отвечаю: A-2 и В-1 (с учётом моих замечаний в сообщении №9229). Вопрос Б поставлен некорректно. Единственный, кто дал правильный ответ был Jim. Жалко, что он не захотел принять участие в обсуждении.

P.S. Если у тебя всё же остались вопросы, то готов обсудить их в отдельном треде.

Р.P.S. Жалко, однако, что spark, имея по его словам "в голове кристально ясное и четкое понимание квазистационарных состояний", побоялся высказать своё мнение.


Не думал, что вокруг этого вопроса будет столько споров.


Leonid, skazhi v kakom uchebnom zavedenii ty izuchal kurs kvantovoi mehaniki?



> ИТАК:

> Сообщение №9144от Volody:
> Атом (говорю об отдельном атоме) будет излучать не один фотон

> А вот, что после моих разъяснений:

> Сообщение №9232 от Volody:
> "Один атом испускает один фотон"

> На этом я считаю свою миссию выполненной.До встречи в новом треде.

Я признаю, что оговорился, каюсь:). От одного атома регистрируется один фотон. Так что продолжам миссию.


>
> > ИТАК:

> > Сообщение №9144от Volody:
> > Атом (говорю об отдельном атоме) будет излучать не один фотон

> > А вот, что после моих разъяснений:

> > Сообщение №9232 от Volody:
> > "Один атом испускает один фотон"

> > На этом я считаю свою миссию выполненной.До встречи в новом треде.

> Я признаю, что оговорился, каюсь:). От одного атома регистрируется один фотон. Так что продолжим миссию.


PS видишь что даже с молодыми кандидатами происходит:),
что уж говорить о старых академиках.
Во-вторых я рассуждал об излучении в твоих категориях, когда атом испускает один фотон. Так что там с сохранением энергии? выбрасываем закон к чертям собачим?

Кстати о бубликах. Ты что-то говорил о длине когерентности фотона (надо полагать ты подразумеваешь под этим его размер). Какая она и чем определяется? может ли быть у фотонов с одинаковыми частотами разная длинна когерентности? если да то почему она нигде не фигурирует как квантовое число?


Физика в анимациях - Купить диск - Тесты по физике - Графики on-line

Реклама:
Rambler's Top100