ボーアのモデル とびとびのエネルギー量と時間

昔、ボーアのモデルを化学の授業で教えてもらいました。
原子にエネルギーを与えるとその電子は励起され、連続した
エネルギー量ではなく、とびとびのエネルギー量しかとりえないと。
例えば、炎色反応等で物質により一定の光が観測されるのは励起された
状態から戻る際のエネルギー量が一定であるため光の色が常に同じになると。

でも、でもです。最近疑問に思うのです。

あるエネルギー量をもった状態の原子と、それを放出した状態の原子の
中間の状態を観測できる時間はないわけで、よくよく考えると時間も
とびとびであると言っているように思えます。

この事は現代ではどういう解釈なのでしょうか？
よろしくお願い致します。

No.2 ベストアンサー 回答者： snow16 回答日時： 2007/10/10 01:19

「あるエネルギー量をもった状態の原子と、それを放出した状態の原子の中間の状態を観測できる時間はないわけで」すので、電子の量子状態は瞬時に変化するのだと思います。

原子のエネルギー準位を解釈する上では、時間がとびとびになっている必要はないとおもいますが…

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
「瞬時」という事が非常に気になっており以下のような事を考えていました。
励起の状態（A)であった原子がエネルギーを放出して(B)の状態になる。
という事を例にあげると、
・(A)と(B)の中間の状態はない。
・(A)の状態であった時間と(B)の状態であった時間はどこかでとびとび
　の状態となっている。

でもご指摘を受け冷静に疑問を分析してみました。
簡単なy=x[状態/時間]のグラフを考えると
xが0または正の場合、yは(0または正 = A)の状態をとり
xが負の場合、yは(負=B)の状態をとるという事となり
yを負にする、限りなく0に近い負のxは無限に存在するし、
逆もまたしかりとなる事となり、よくある無限とか連続の定義に帰結
する事となります。

時間がとびとびという事には帰結しないとおもいます。
質問してみて、初めてよく考えるという事となってしまいましたが
質問してみてよかったと思っております。
ありがとうございます。

お礼日時：2007/10/10 13:59

No.3 回答者： snow16 回答日時： 2007/10/11 01:54

どうも勘違いがあるように感じられますので補足します。

原子中において電子がエネルギー準位間を遷移する場合に、もし、準位の差に相当するエネルギーを徐々に失うようなイメージをお持ちでしたら誤りです。
「励起された状態から戻る際のエネルギー量が一定であるため光の色が常に同じになる」と書かれておられますように、一個の電子がエネルギー準位間を遷移する場合には、同時に光子を一個だけ放出、あるいは吸収します。
この光子のエネルギー（＝光の色）は、準位の差に相当するエネルギーと等しくなっており、例えば光子を放出する過程では、
＜放出前の電子のエネルギー＞＝＜放出後の電子のエネルギー＞＋＜放出した光子のエネルギー＞
が成り立ちます。（エネルギー保存則）
このように、電子がエネルギー準位間を遷移するときには、準位の差に相当するエネルギーを持った光子を一個だけ、受け取ったり、放出したりしているので、エネルギー準位間の遷移は「瞬時」に生じます。

この回答へのお礼

エネルギーの量の単位が定量である事は習っていましたが
光子のエネルギーの単位（個数）である事は初めて知りました。
ありがとうございます。

お礼日時：2007/10/12 09:13

No.1 回答者： First_Noel 回答日時： 2007/10/09 19:23

もう昔のことですが，分光屋でした．

分光屋ですから，量子論の中でも最先端に居た訳ではないのですが，
遷移時間は考えていなかったと記憶しています．

上準位から下準位への脱励起では，そのエネルギー差の分に相当する
波長のスペクトル線が観測されますが，エネルギーの差はきっちりしたものなので
波長もある一波長のみが観測されるように思われますが，実際には不確定性原理と相対論的効果によって，
「自然幅」と言う幅を持ったスペクトル線が観測されます．

この辺に「からくり」があるのかも知れません．

この回答へのお礼

早速の回答ありがとうございます。
一波長のみが観測されるわけではないという事もはじめて知りました。
あわせて「自然幅」も調べて、考え（質問）を自分で整理してみます。

お礼日時：2007/10/10 13:28