量子線上學院製作的動畫短片,以日常生活中的量子現象為主題,內容輔以量子基本原理解說,幫助瞭解我們日常許多物品,都是基於量子力學相關技術應用研發出來的。
量子現象在原子尺度 (Quantum phenomena at the atomic scale)
(0:01-0:44)
要認識神秘的量子現象,到底該往哪找?
想進入神秘的量子世界,首先得縮小自己。
就算縮小到比螞蟻還要小,離量子現象還有很大的距離。
其實要到更小的原子尺度,才能看到量子現象。
進入原子尺度,量子的現象開始呈現。
但小歸小,舉凡世上所有物質,包括你我在內,都是由原子所組成。
量子具波粒二象性 (Quantum has wave-particle duality)
(0:48-1:21)
原子可以在某一個時間,在一個特定位置被找到。
但在大多數的時間裡,我們可以在許多地方同時發現原子,
並且知道,原子出現在不同位置的機率高低,如同「波」。
因此神出鬼沒的原子,能像「波」一樣相互疊加或相互抵消。
量子是不是很神奇啊?既有粒子又有波的特性。
能階量子化 (Quantization of energy)
(1:22-2:06)
量子的波粒二象性,讓粒子在一個侷限的空間中,會以波的特性形成駐波
(駐波:顧名思義,就是長駐空間某區域的波動)。
每一種駐波,代表粒子的一種能量狀態。
也因為波的特性,粒子只能穩定的存在駐波狀態,有著特定的能量,稱為「能階量子化」。
原子中的電子在吸收光子後,就能跳到更高的能階。
如果跳回較低的能階,便會放出光子。
這也是雷射或 LED 發光現象的原理。
大家跨年最愛看的煙火秀,裡頭絢麗的色彩,就來自不同元素所放出不同顏色的光,這也是不同能階大小的表現。
量子穿隧效應 (Quantum tunneling effect)
(2:07-2:41)
因為波的特性,量子還有個大絕招,叫做「穿隧效應」,讓電子可以穿牆走壁。
大家有了穿隧效應的概念,就可以理解,為什麼電子可以在導線中移動而形成電流。
半導體晶片也是應用穿隧效應的原理,製作出生活中超多便利的電子商品。
就連出門曬個太陽,讓太陽可以發光的核融合反應,也是因為有穿隧效應才能發生。
量子現象無所不在 (Quantum phenomena are everywhere)
(2:43-2:54)
總之,你我的現在,量子現象無所不在,
至於你我的未來,走進量子世界就有無限可能!