Stellen Sie sich vor, ein Atom mit einem Valenzelektron wird angeregt und das Elektron bewegt sich in ein höheres Orbital. Ist dieser Übergang zwischen Grundzustand und angeregtem Zustand mit Lichtgeschwindigkeit?
Wenn ja, da es nicht augenblicklich ist, würde es dann nicht Photonen verschiedener Wellenlängen während des Wechsels zwischen Grund- und angeregtem Zustand emittieren?
Sie haben sehr recht, dieser Übergang ist nicht augenblicklich! Diese Übergänge treten mit einer typischen Zeitskala von auf . Beispielsweise tritt der Übergang von Wasserstoff 1s zu 2p in der Zeitskala von vielen hundert Attosekunden auf.
Sie können dies verstehen, indem Sie an das Energiephoton denken, das Sie für diesen Übergang von 1s->2p benötigen. Nun, Sie erhalten ungefähr 10,2 eV, was die extreme ultraviolette Wellenlänge ist. Und was ist die Periode dieses Lichts? Sie beträgt wie erwartet etwa 400 Attosekunden.
Mathematisch finden wir diese Übergangsrate aus der zeitabhängigen Störungstheorie, die besagt
Hier ist das Potenzial, das den Übergang verursacht. Wichtig ist, dass das Potential mit maximaler Wahrscheinlichkeit in den angeregten Zustand ( ), wenn es die Form hat oder . In diesem Fall dauert es nur ungefähr 1 Zyklus des Kosinus, um in den angeregten Zustand zu gelangen, oder ungefähr wie erwähnt.