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電子圍繞原子核轉(zhuǎn)動

榮姿康2年前25瀏覽0評論

電子圍繞原子核轉(zhuǎn)動?

電子核由于質(zhì)子的存在帶正電荷,所以對于帶負電荷的電子會有一個吸引力,那么電子為何不會落入原子核呢?維持它運動的動力又是什么呢?我想這是很多人的疑問。

首先,如果按照經(jīng)典的行星模型來看原子,電子是一直圍繞著原子核高速運動的,就像是地球圍繞著太陽運動一樣。由于高速運動的離心力和質(zhì)子對電子的吸引力平衡,所以電子會一直保持在原來的軌道上面。但是,這種解釋卻有一個致命的缺陷,即電子可以看成是在質(zhì)子形成的電場中運動的電荷,那么運動變化的電荷應(yīng)該會產(chǎn)生電磁波,這樣電子的動能會越來越少,最終落入原子核內(nèi)。

所以按照經(jīng)典的行星模型解釋原子核內(nèi)電子的運動并不行,避免不了電子需要額外的能量來維持運動。不過幸好普朗克和愛因斯坦等人提出了量子力學(xué),成功地描述了核外電子的運動并不是行星模型描述的那樣,電子運動的軌道也不是連續(xù)的!電子像是在走跳棋一樣,靠著一個無形手掙出的骰子點數(shù),跳著出現(xiàn)在核外空間的某一個區(qū)域。電子是像幽靈一樣一會出現(xiàn)在A點,下一刻又跳轉(zhuǎn)到B點,根本沒有規(guī)律可言。唯一能夠?qū)﹄娮榆壽E進行描述就是概率波函數(shù),它僅僅描述了電子在空間各個位置出現(xiàn)的概率而已。

那么如果用波函數(shù)去描述電子運動軌跡的話,我們就會發(fā)現(xiàn)電子在原子核內(nèi)出現(xiàn)的概率為0,即電子永遠也不會自發(fā)地出現(xiàn)在原子核處。除非是我們給電子施加一個巨大壓力,就像超新星形成中子星那樣把電子壓入原子核。這種概率式的運動方式根本無法形成所謂的宏觀電流,也無法用經(jīng)典的電磁學(xué)來衡量,也就不能夠說什么形成電磁波。

其實,在微觀量子世界,一切物理規(guī)律都變得和宏觀完全不一樣了。我們根本無法再使用宏觀物理界的規(guī)律來描述微觀世界,所以微觀世界的運動可以出現(xiàn)各種匪夷所思的行為。比如同時出現(xiàn)在空間的兩個地方(單電子雙縫衍射實驗)、波粒二象性等等。那么電子不會落入原子核,永遠保持運動也顯得完全可以理解了。

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