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電子圍繞原子核轉(zhuǎn)動,它的動力是怎么來的?能量是如何產(chǎn)生的?

因為電子壓根就沒有圍繞原子核運動,所以也就不需要任何動力。

電子繞著原子核旋轉(zhuǎn),這個對原子的描述是完全錯誤的!人的肉眼是看不到原子的,所以自然就需要猜測原子內(nèi)部到底是個什么結(jié)構(gòu)。所以在以前物理學(xué)沒有現(xiàn)在這么完善的時候,有一兩個人猜錯了也不奇怪。以前的人還認(rèn)為地球是平的,太陽繞著地球轉(zhuǎn)呢。

這個錯誤的模型是1911年盧瑟福提出的,當(dāng)他發(fā)現(xiàn)原子的質(zhì)量大部分都分布于原子中心,也就是存在原子核的時候,就想當(dāng)然的提出了'核外電子圍繞原子核旋轉(zhuǎn)的'的盧瑟福模型。


錯誤的盧瑟福模型

這個模型是一個完全沒有經(jīng)過深思熟慮的模型,具有嚴(yán)重的錯誤和漏洞,當(dāng)年盧瑟福提出來以后就受到了嚴(yán)重的質(zhì)疑! 拿今天的話說就是被噴慘了!

你的問題就是一個當(dāng)時典型的質(zhì)疑:

1 電子為什么不會掉到原子核上去?

2 如果電子旋轉(zhuǎn),就一定會發(fā)射電磁波,那么為什么觀測不到任何電磁波?

這些質(zhì)疑盧瑟福根本解釋不了,其他人也解釋不了,所以很顯然,這個和事實完全不相符的模型根本就是錯誤的!

不明白為什么這么一個嚴(yán)重錯誤和不符合實際的模型這么深入心? 大概是大多數(shù)聽完老師講盧瑟福模型就去玩手機(jī)或者開小差了吧。聽課要認(rèn)真,小朋友,不然就會鬧笑話?

所以重要的事情再重復(fù)三遍

電子并不是圍繞原子核旋轉(zhuǎn)的,盧瑟福模型不正確

電子并不是圍繞原子核旋轉(zhuǎn)的,盧瑟福模型不正確

電子并不是圍繞原子核旋轉(zhuǎn)的,盧瑟福模型不正確

那么正確的應(yīng)該是怎么樣的?電子究竟應(yīng)該是以什么形式存在原子當(dāng)中。

現(xiàn)代正確的電子分布模型應(yīng)該是這樣的,電子在原子核外一定的空間做高速運動,但是軌道是隨機(jī)的,人類根本無法觀測到任何準(zhǔn)確的電子軌道。也就是說電子有可能出現(xiàn)在原子周圍的任何地方,這個就叫做電子云。

黑點代表電子可能出現(xiàn)的位置。

氫原子不同軌道的電子云照片。

要注意一點,上圖中并不是電子做圓周運動形成的云霧,而且原子可能出現(xiàn)的位置。因為照片固定拍下的電子的位置,就永遠(yuǎn)不可能知道電子的運動情況了。

總之電子就是在原子核周圍做隨機(jī)的勻速直線運動,隨機(jī)出現(xiàn)在原子核周圍,并且不同能量的電子,出現(xiàn)的概率不同。我們可以用薛定諤方程來描述電子的運動。不同的能量,可以得到不同的波函數(shù)解。

說到這里,大多數(shù)人肯定還是會非常困惑。對這個模型有一大堆疑問。因為要想真正的理解電子運動的模型,就必須理解波函數(shù),理解量子力學(xué)。這個需要一定的背景只是??赡苓@個也是很多人不知道電子云模型的原因。

有興趣的朋友,可以繼續(xù)往下看,我盡量常識不用數(shù)學(xué)知識,向大家解釋一下電子分布的模型。

第一 電子的軌跡為什么會是隨機(jī)的?

這是很多人都具有的疑問。這是因為,我們測量,或者觀測電子位置的時候,就已經(jīng)破壞了電子的運動軌跡,因為任何觀測都必須對電子產(chǎn)生干擾。這就是量子力學(xué)中最核心的測不準(zhǔn)原理。

比如說吧,你是一個盲聾人,這時候你旁邊有一個到處彈跳亂飛的彈力球,現(xiàn)在想讓你描述這個小球的運動狀態(tài),你該怎么做呢?

你唯一能對小球的操作,就是抓住他。但是你一旦抓住小球,小球是怎么運動的你就不知道了。怎么辦呢,你只有先抓住小球,然后記錄下小球的位置,然后扔出去再抓住。這樣慢慢的你就可以畫出一副小球再房間里可能出現(xiàn)的點。這個就相當(dāng)于電子云。但是你完全不可能知道小球之前是怎么彈跳的。

第二 那么電子為什么會這個樣子,為什么會分布在原子核周圍。

我們知道牛頓第一定律,任何不受外力的物體,只有可能處于靜止或者迅速直線運動狀態(tài)。電子也不例外。

很顯然電子在原子核外不是靜止的,那么理論上電子應(yīng)該要么被原子核吸引過去,和原子核碰撞,要么就應(yīng)該越過原子核飛走啊。為什么會在原子核周圍隨機(jī)運動?

這是因為,真空實際上時刻都存在一種叫做真空漲落的現(xiàn)象。 也就是說,真空中并不是什么都沒有,而是在非常短的時間內(nèi),會生成電子和反電子對,這個電子與反電子對又會立即湮滅,形成能量。這個過程非常短,所以宏觀看上去什么都沒發(fā)生過。

那么,當(dāng)把一個原子核放在真空中時,帶正電的原子核會吸收光子,對周周圍的真空激發(fā),形成了大量的正電子,負(fù)電子對。這些正負(fù)電子對又會迅速生成光子。存在與原子核周圍的這些正負(fù)電子對和光子,就是靜電場。

當(dāng)一個電子進(jìn)入這片區(qū)域時(原子捕獲電子),電子會和正電子湮滅形成新的光子。而這個時候,原本平衡的正負(fù)電子對,就多出來了一個電子。這個電子又會和別的正電子湮滅。這個過程會在原子核周圍不斷重復(fù)。

這就是電子為什么如鬼魅一般在原子核周圍隨機(jī)運動的原因。

以上內(nèi)容就是量子電動力學(xué)的核心思想。當(dāng)時,實際情況要比上面的情況復(fù)雜的多,可以作為一門專門的課程了。

量子電動力學(xué)的原子模型,是目前唯一一個最靠譜,最完善的模型。能解釋所有有關(guān)原子的現(xiàn)象,目前沒有發(fā)現(xiàn)任何違反量子電動力學(xué)的現(xiàn)象。這應(yīng)該就是最接近真實的理論了。

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