電子躍遷中，如果說電子只是吸收了能量，並沒有受力，那電子為什麼會躍遷呢？

01-04

電子吸收能量後會躍遷，請從受力的角度說明電子躍遷的動力，即電子只是吸收了能量，並沒有受力，為什麼會躍遷呢，想知道其中的微觀動力學原因？

題主的問題倒是讓我想起了當年課堂上的一件事兒。

我們在上《原子物理學》這門課時，老師問了我們這麼一個問題：現在有一個光子，它的能量大小正好等於某個原子的激發態與基態的能量差，請問該光子能否使得一個處於基態的該原子躍遷到激發態？

我那是還是太too young too naive，心裡想著有啥不可以的？能量足夠了嗎，老師一定是在故弄玄虛。於是踴躍發言：「為什麼不可以？它可以躍遷到激發態嗎！」

老師微微一笑：「反應過程中能量要守恆，動量也要守恆，該原子原來為靜止狀態，現在吸收了一個光子，動量不為零。光子的能量不能全部轉化為躍遷能，必然會有一部分轉化成動能，所以....」

然後老師就開始給我們講解穆森堡爾效應....

光子不僅有能量也有動量啊，在躍遷的那一瞬間，原子吸收了光子的能量和動量躍遷到激發態。而我們也可以根據動量定理定義力的大小，從而完成受力分析。不過還是有一個問題，微觀世界的反應幾乎都是瞬時完成的，目前尚未測出反應的時間，所以沒辦法計算出躍遷時受力的大小，所以題主暫時還是死了這條心吧。

量子力學雖然名字里有個力學但完全沒有經典力學裡的力的概念。

當然你可以弄一個大致能近似相似的東西出來，不過大多數時候沒有這個必要。

躍遷就是彌散在空間具有一定分布的波函數和彌散在空間具有一定分布的電磁場在每個重疊的時空點上相互作用相互影響躍遷是對電子波函數的影響的結果

題主，你在試圖用經典力學的「受力」場景來理解量子力學中的躍遷。

不是不可以，還是可以類比的。那麼，按照經典力學的圖景，電子受力。因為在經典圖景下，光是交變的電磁場，題主你自己想一想，電子在電場中受不受力？在交變電場下，本來靜止的電子震蕩起來，是不是獲得了能量，是不是「躍遷」了。

當然，我不建議題主用經典力學的圖景去思考量子力學。容易踩坑。

老哥，電子躍遷可不是空間位置跑來跑去，是能級的改變

1。量子力學不會讓你去像經典力學那樣受力分析，電子連確定的軌跡都沒了，分析受力也沒有意義。

2。qm主要分析的就是能量，分析受力不是薛定諤方程能搞定的問題。

3。如果你哪天能精確的吧電子的受力分析搞清楚，麻煩你告訴我一聲。我們可以合作搞一個大新聞。。。。

4。電子吸收光子，是和場發生能量交換，光子打在電子，電子也是會受到一個力的，所以這就是無法對電子做精確的位置動量測量的原因，你測量必須要把光子打在電子上，宏觀下光子的能量對體系的影響非常小，微觀下這個影響就很大了。

比「力」更基本的是「相互作用」。一切的力，本質上都是相互作用。而相互作用有四種：引力、電磁、弱相互作用和強相互作用。說得直白些，相互作用用圖像來描述就是，一個粒子跟另一個碰撞，（引力不太好說，現在還不確定，但其它三種都是這樣的）。所以，相互作用，比「力」這個概念，其實更加基本一些。

當然，你可以「定義」力，無非就是，單位時間內動量的改變。或者，說得不那麼準確些，就是電子跟一個光子發生了完全非彈性碰撞，而電子所受的力，就是碰撞前後電子動量的改變除以所花費的時間（我不得不說，這個定義實在是太差了。。。）

微觀動力學。。。這已經是最最基本的了，還怎麼微觀去。。。

最後，我想起，費曼提過的一個問題。他試圖跟他父親解釋，電子和電子的相互作用的圖像是，電子A發出一個虛光子，而這個虛光子被電子B接收到，於是電子A通過這個虛光子，把能動量傳遞給了電子B。然後，費曼的父親就問，電子為啥能發出一個光子呢？難道電子裡面有很多光子嗎？還有，電子怎麼接收光子呢，它把光子儲存在哪裡了？

所以，物理是個數理學科，上面描述的是通過費曼圖來物理的解釋電子之間的散射，然而在有費曼圖以前，完全是沒有上面這些圖像的，這些圖像實際對應的是一堆堆繁瑣的公式和計算。如果你不懂那些的公式，只是希望從上面的簡單的描述去推測各種事情的話，那就非常有可能問出一堆奇怪的問題。。。

其實換個角度想，電子沒受力是怎麼吸收能量的呢？

電子並沒有躍遷

躍遷的是電子在原子核中心立場束縛態下的能級

從經典電動力學的角度，原子中電子圍繞原子核運動，則加速運動的電荷輻射電磁波，進而原子體系釋放能量，電子的軌道半徑就會逐漸減小，從而逐漸加速，最後坍縮到原子核上，成為中子星。顯然，這與真實世界不符！這恰恰說明經典電動力學只適用於帶電物質的波動性與電磁場的粒子性均可忽略的體系，而不適用於原子。

事實上，原子躍遷是一種量子物理現象，不能用經典物理學來審視。這是因為量子物理中，物質並沒有確定的運動軌跡，只有在某一位置所出現的概率，一般用波函數 $ho(x, t)$ 來描述。波函數的平方被定義為概率密度：

$ho(x, t):=left|Psi(x, t) ight|^2 = {Psi(x, t)}^{*}Psi(x, t)$

其中，波函數可以通過薛定諤方程

$oxed {{ m i}hbarfrac{partial}{partial t} Psi(mathbf{r},t) = left [ frac{-hbar^2}{2mu} abla^2 + V(mathbf{r},t) ight ] Psi(mathbf{r},t)}$

進行求解。該方程在量子力學的地位，相當於牛頓第二定律在經典力學的地位。

真實的原子並不像太陽系那樣，電子受到原子核的庫侖力，從而繞核做圓周運動。用牛頓運動定律對原子進行求解並沒有什麼意義。

量子物理中，原子躍遷即為原子處於高能級時，受到各種擾動，從而放出能量，通常以光子的形式放出。躍遷的過程，只是原子內部電子在某一位置所出現的概率的改變。將距離原子核不同位置電子的概率密度，通過作圖的方法來形象描述，稱為電子云。

由於原子的能量是量子化（離散）的，因此高能級原子輻射出的光子能量只能是任意兩能級的能量差。並且原子光譜也是分立的線狀譜。

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那麼，高能級原子進行躍遷，並且以電磁波的形式自發輻射的動力又是什麼呢？

這就涉及到量子物理學的基本框架了。我們知道，在經典物理學中，真空被認為是「沒有任何物質的空間」。但是，量子物理學中，真空態是發現任何粒子或任何模式的場量子的幾率為 0 的狀態。同時，它也是物理上能量最低的狀態。儘管粒子數在真空態中為 0，然而粒子的一些其它性質將仍然存在，並具有某種量子不確定性。根據海森堡不確定性原理

$oxed{ΔE cdot Δt ≥frac {h}{4pi }}$

，真空可以在極短的時間內，突然產生一些虛粒子。譬如，根據質量守恆與電荷守恆定律，可以是電子與正電子，也可以是兩個光子。隨後，一些反粒子與其湮滅。就在產生到湮滅的 $Δt$ 時間內，我們可以觀測到真空中所蘊含的基態能量 $ΔE$ ，這就是所謂「零點能」。

將電磁場量子化之後，可以計算出：

任意光子數態下，對單模電磁場，電場強度的平均值

$ar{f E }= langle n|{f E}(z, t) |n angle =f 0$ 。

但電場強度平方（即波動光學中，光強的定義）的平均值

$ar{{f E}^2 }= langle n|{f E}^2(z, t) |n angle =2[{f E}^{( m s)}]^2 sin ^2(kz)cdot left(n+frac{1}{2} ight)$

，一般不為 0。

其中，歸一化算符 $|{f E}^{( m s)}|=sqrt{frac{hbar k_j }{{ε_0 V}}}$ 具有電場量綱，並相當於「每個光子」的電場強度的大小。上標 $({ m s})$ 表示駐波。

電磁場的量子漲落，可以利用方差

$oxed {V({f E}):=ar{{f E }^2}-{ar{f E }}^2≠0}$

來描述。

由上述討論可知，當電磁場處於真空態 $|0 angle$ 時，儘管電矢量的平均測量值為 0，但電矢量平方的平均值一般也不為 0，對應的漲落稱為真空漲落。注意這裡的「平均值」是指量子力學中大量統計平均，而不是時間平均值。

正是由於量子電磁場真空漲落對原子的擾動，導致了高能級的原子可以向低能級躍遷，並輻射光子。

這就好比在電動力學裡面談電壓

非要糾結這個，那你不妨把「吸收能量」看做是受力的一種委婉說法。。。

雖然圖中畫成一層層軌道，好像太陽系行星圖一樣，但實際上只是為了便於理解而畫的示意圖，這裡軌道的半徑不是空間上的距離概念，而是能量上的能級概念。

空間上的變化是漸變的，好比地球上發射的宇宙飛船飛往火星，必然是空間上連續變化的，而不是突然從地球「穿越」到火星上，又不是奇幻世界，沒有任意傳送門。

而能量上而言，吸收能量不是漸變的。能量是有類似於數據傳輸中「數據包」的「能量包」概念的。比如我們知道數據包是有固定格式的，有頭尾的信標，數據包如果不完整是不認的，沒收到數據和收到數據是倆狀態，沒有中間態，沒有所謂收到一半數據的狀態。能量也是一樣，吸收能量也是一份一份的，吸收了能量就帶來能級的變化，這種變化就形象地描述為「躍遷」。

電子躍遷不是指電子在真實物理空間中位置發生變動，而是指電子能級的變化。

受力必須位置和動量同時可測，如果位置和動量測不準，那麼引入力的概念就沒有意義。

定性的分析，吸收了能量，能量哪來的？假設是光子的能量，光子被束縛在電子上了，這就是個兩體碰撞問題，一個電子，一個光子，最後成了一個加強版電子，沒相互作用就互相穿過去了，碰撞一瞬間的相互作用就是你要的力，所以你非要去找的這個相互作用可以這麼理解。。。但微觀世界更傾向於能量的說法，這是因為拉格朗日力學，哈密頓力學比牛頓力學好用，而量子力學就建立在這些力學基礎上了。至於為什麼牛頓力學那套語言不好用，那是另一個問題了

首先，樓上的各位說的都很有道理。

其次，你們說到再有道理，只要提到：量子力學很獨特啦，不能用經典力學來思考啦，題主肯定不服的，認為這是狡辯。

應該這麼回答：電子吸收能量，帶電量增加，與原子核之間的斥力變大，所以躍遷了，[doge]。

話說曾經在電動力學的時候跟老師提過一個問題：波粒二象性，光具有粒子也具有波動屬性，那麼當光束通過玻璃的時候，它的粒子性哪去了，為什麼不會撞到玻璃。也就是說，波粒二象性似乎看起來像是在需要解釋成粒子的時候，用粒子性解釋，需要用波動性的時候又變成的波動性。

當時我就覺得是狡辯。

量子力學的概念不能簡單地用牛頓力學的概念來理解。電子能級是用來描述圍繞原子轉動的電子可能存在的能量狀態。對應的具體的分立的能量值是由薛定諤方程解出的，也就是說，電子會大概率分布或者出現在這些能量狀態。又因為單電子的能量根據海森堡原理是無法測量的，所以電子的分布概率指的平均的概率，電子能級躍遷的描述是指電子更大概率會出現在新的能量軌道上，是一個概率性的過程，所謂的單電子躍遷是為了更好的讓學生理解薛定諤方程的解，而不是簡單的想像因為某種微觀存在的力把單電子從一個軌道上拉到另一個軌道上。

躍遷不是具象的位移，就是指能級升高啊

何為能量，力只是能量的一種表現形式

兄弟，力的概念是在牛頓力學，只適用於宏觀問題，不適用於微觀系統。這個知道吧，以及能級躍遷也不是真的發生了位移……畢竟能級也是一個想像出來的東東。或者你可以認為是基態和激發態的關係。微觀系統我們更關心能量的變化，即deltaE。