基础与经典危机
能量量子
能量量子是一份单一的、不可分割的能量小包——在一个给定过程中所能交换的最小量。拉丁词「quantum」不过意为「多少」,正是从能量以可数的颗粒、而非平滑连续之流的形式出现这一想法,整个量子力学领域才得了名。
经典物理曾假设能量可以无止境地细分,就像水能按你高兴的任意量来倒。普朗克的黑体工作却提示说,对一个给定频率的光而言,能量只以整份的小包发放,每一份携带 E = hf。你可以有一份、两份这样的小包,却永远不能有两份半。这种颗粒性细到在水壶或灯泡里根本察觉不到,但在原子内部却是决定性的。
这一想法远远超出了光的范围而推广开来。被束缚在原子中的电子的能量、晶体的振动,以及粒子的自旋,结果都以离散的台阶出现。「量子化」——允许的数值出现,彼此被不容任何取值的间隙隔开——成了这门新物理的标志性特征,而能量量子,正是它最初的、奠基的范例。
smallest exchangeable packet: E = hf (one quantum)
能量以大小为 hf 的整份颗粒易手,而非以任意小的细流。
并非一切都是量子化的。一个不被任何势阱束缚的自由粒子,能在连续的范围里取任意能量。能量被量子化为离散的能级,是禁闭与束缚态的特征。
又称
另见