电子围绕原子核转动,它的动力是怎么来的?能量是如何产生的?

赫连鸿禧


电子核由于质子的存在带正电荷,所以对于带负电荷的电子会有一个吸引力,那么电子为何不会落入原子核呢?维持它运动的动力又是什么呢?我想这是很多人的疑问。



首先,如果按照经典的行星模型来看原子,电子是一直围绕着原子核高速运动的,就像是地球围绕着太阳运动一样。由于高速运动的离心力和质子对电子的吸引力平衡,所以电子会一直保持在原来的轨道上面。但是,这种解释却有一个致命的缺陷,即电子可以看成是在质子形成的电场中运动的电荷,那么运动变化的电荷应该会产生电磁波,这样电子的动能会越来越少,最终落入原子核内。



所以按照经典的行星模型解释原子核内电子的运动并不行,避免不了电子需要额外的能量来维持运动。不过幸好普朗克和爱因斯坦等人提出了量子力学,成功地描述了核外电子的运动并不是行星模型描述的那样,电子运动的轨道也不是连续的!电子像是在走跳棋一样,靠着一个无形手挣出的骰子点数,跳着出现在核外空间的某一个区域。电子是像幽灵一样一会出现在A点,下一刻又跳转到B点,根本没有规律可言。唯一能够对电子轨迹进行描述就是概率波函数,它仅仅描述了电子在空间各个位置出现的概率而已。



那么如果用波函数去描述电子运动轨迹的话,我们就会发现电子在原子核内出现的概率为0,即电子永远也不会自发地出现在原子核处。除非是我们给电子施加一个巨大压力,就像超新星形成中子星那样把电子压入原子核。这种概率式的运动方式根本无法形成所谓的宏观电流,也无法用经典的电磁学来衡量,也就不能够说什么形成电磁波。



其实,在微观量子世界,一切物理规律都变得和宏观完全不一样了。我们根本无法再使用宏观物理界的规律来描述微观世界,所以微观世界的运动可以出现各种匪夷所思的行为。比如同时出现在空间的两个地方(单电子双缝衍射实验)、波粒二象性等等。那么电子不会落入原子核,永远保持运动也显得完全可以理解了。


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因为电子压根就没有围绕原子核运动,所以也就不需要任何动力。

电子绕着原子核旋转,这个对原子的描述是完全错误的!人的肉眼是看不到原子的,所以自然就需要猜测原子内部到底是个什么结构。所以在以前物理学没有现在这么完善的时候,有一两个人猜错了也不奇怪。以前的人还认为地球是平的,太阳绕着地球转呢。

这个错误的模型是1911年卢瑟福提出的,当他发现原子的质量大部分都分布于原子中心,也就是存在原子核的时候,就想当然的提出了"核外电子围绕原子核旋转的"的卢瑟福模型。


错误的卢瑟福模型

这个模型是一个完全没有经过深思熟虑的模型,具有严重的错误和漏洞,当年卢瑟福提出来以后就受到了严重的质疑! 拿今天的话说就是被喷惨了!

你的问题就是一个当时典型的质疑:

1 电子为什么不会掉到原子核上去?

2 如果电子旋转,就一定会发射电磁波,那么为什么观测不到任何电磁波?

这些质疑卢瑟福根本解释不了,其他人也解释不了,所以很显然,这个和事实完全不相符的模型根本就是错误的!

不明白为什么这么一个严重错误和不符合实际的模型这么深入心? 大概是大多数听完老师讲卢瑟福模型就去玩手机或者开小差了吧。听课要认真,小朋友,不然就会闹笑话?

所以重要的事情再重复三遍

电子并不是围绕原子核旋转的,卢瑟福模型不正确

电子并不是围绕原子核旋转的,卢瑟福模型不正确

电子并不是围绕原子核旋转的,卢瑟福模型不正确

那么正确的应该是怎么样的?电子究竟应该是以什么形式存在原子当中。

现代正确的电子分布模型应该是这样的,电子在原子核外一定的空间做高速运动,但是轨道是随机的,人类根本无法观测到任何准确的电子轨道。也就是说电子有可能出现在原子周围的任何地方,这个就叫做电子云。

黑点代表电子可能出现的位置。

氢原子不同轨道的电子云照片。

要注意一点,上图中并不是电子做圆周运动形成的云雾,而且原子可能出现的位置。因为照片固定拍下的电子的位置,就永远不可能知道电子的运动情况了。

总之电子就是在原子核周围做随机的匀速直线运动,随机出现在原子核周围,并且不同能量的电子,出现的概率不同。我们可以用薛定谔方程来描述电子的运动。不同的能量,可以得到不同的波函数解。

说到这里,大多数人肯定还是会非常困惑。对这个模型有一大堆疑问。因为要想真正的理解电子运动的模型,就必须理解波函数,理解量子力学。这个需要一定的背景只是。可能这个也是很多人不知道电子云模型的原因。

有兴趣的朋友,可以继续往下看,我尽量常识不用数学知识,向大家解释一下电子分布的模型。

第一 电子的轨迹为什么会是随机的?

这是很多人都具有的疑问。这是因为,我们测量,或者观测电子位置的时候,就已经破坏了电子的运动轨迹,因为任何观测都必须对电子产生干扰。这就是量子力学中最核心的测不准原理。

比如说吧,你是一个盲聋人,这时候你旁边有一个到处弹跳乱飞的弹力球,现在想让你描述这个小球的运动状态,你该怎么做呢?

你唯一能对小球的操作,就是抓住他。但是你一旦抓住小球,小球是怎么运动的你就不知道了。怎么办呢,你只有先抓住小球,然后记录下小球的位置,然后扔出去再抓住。这样慢慢的你就可以画出一副小球再房间里可能出现的点。这个就相当于电子云。但是你完全不可能知道小球之前是怎么弹跳的。

第二 那么电子为什么会这个样子,为什么会分布在原子核周围。

我们知道牛顿第一定律,任何不受外力的物体,只有可能处于静止或者迅速直线运动状态。电子也不例外。

很显然电子在原子核外不是静止的,那么理论上电子应该要么被原子核吸引过去,和原子核碰撞,要么就应该越过原子核飞走啊。为什么会在原子核周围随机运动?

这是因为,真空实际上时刻都存在一种叫做真空涨落的现象。 也就是说,真空中并不是什么都没有,而是在非常短的时间内,会生成电子和反电子对,这个电子与反电子对又会立即湮灭,形成能量。这个过程非常短,所以宏观看上去什么都没发生过。

那么,当把一个原子核放在真空中时,带正电的原子核会吸收光子,对周周围的真空激发,形成了大量的正电子,负电子对。这些正负电子对又会迅速生成光子。存在与原子核周围的这些正负电子对和光子,就是静电场。

当一个电子进入这片区域时(原子捕获电子),电子会和正电子湮灭形成新的光子。而这个时候,原本平衡的正负电子对,就多出来了一个电子。这个电子又会和别的正电子湮灭。这个过程会在原子核周围不断重复。

这就是电子为什么如鬼魅一般在原子核周围随机运动的原因。

以上内容就是量子电动力学的核心思想。当时,实际情况要比上面的情况复杂的多,可以作为一门专门的课程了。

量子电动力学的原子模型,是目前唯一一个最靠谱,最完善的模型。能解释所有有关原子的现象,目前没有发现任何违反量子电动力学的现象。这应该就是最接近真实的理论了。


shawn25


这个问题提得很好,回答此问题有难度,电子,质子都在运动,能量来自那里?学界认为一,大爆炸产生能量,二,氢聚变能,电子,质子,星球,星系,宇宙都在旋转,且在极为规律且恒久绕转,能量那里来?恒星和行星内恒久高能释放,能量那里来?显然以上两种放能形式根本不可能之无稽之谈,有人天天热炒爆炸论,恒星聚变论都是天大的笑话,漏洞百出,可谓网络毒论,真理何在?正义何在?可惜我人轻力微,也少有人阅读,求真理难啊!

从宇宙遍布电场和磁场来分折,正负电性粒子是宇宙本质(暗物质),正负粒子在规律宇宙高速运转所产生的引力和能量,称宇宙总能量,只有它的能量才是永恒,这是唯一的解释,也是终极解释,电子,质子之运动能量来自原子的正负电性能量,原子和物质能量源于宇宙总能量。


原黄烈平


电子本身有1/2的自旋的活力,原子核的电荷吸引力把电子吸引到身边而因为电子的自旋活力无法再拉近,电子靠本身自旋活力在无法摆脱电荷吸引力而围绕原子核旋转,旋转方向与其1/2自旋相位形成轨道,由于旋转速度大大超过观察像素上限,因此无法了解其实际轨跡,只能看到像云一样(近似我们看雨点像一条线)只能等待观察仪器有突破性的进展。至于质子带正电荷的原因也是科学家们未解开的谜团,同样是夸克的中子为什么是中电性?目前还没法分析夸克又是什么东东。如果有一天像我们了解磁畴一样,清楚磁力线的原理,那末将有新一轮的进展。


無思無为001


金属态氢离子光速自旋是能量的根本属性,电子是金属态氢离子的磁力矩;电子与电子轨道没有体积与质量。





金童希瑞


人睡在床上,他是静止还是正在运动?说他在运动,他睡在床上一动都不动,说他是静止的,地球一直在转动,他跟地球一起动,说他是静止的也不是,说他是运动的也不是,从这个例子中道出一个道理,宇宙世界没有绝对的静止,也没有绝对的运动,运动和静止是比较出来的,判断是运动的,还是静止的,完全取决于所取的参照物比较,所以运动是相对的,而不是绝对的。如果没有外力干扰,物质运动会保持原来的状态,原来是运动的,就保持运动状态,原来是静止的,就保持静止状态,这个认识和日常生活的感觉不一样,不一样的地方是我们生活在受重力影响的地球环境,我们在地球无法摆脫重力的影响,由于所处环境不同,所见的运动状况就不一样,所以不能用我们的感觉去对比电子的运动,需要摆脱我们的习惯思维才能真正认识运动。电子由于没有受外力干扰,所以绕原子核转只是保持原来的运动状态,这种运动状态不需要动力。


龙一欧


一段金属导体都是很多金属原子组成的,而原子又由原子核,和原子,核外围高速运动电子所组成的原子核由质子和中子组成的,质子带正电,中子不带荷,外围高速运动电

子带负电荷,这些电子运动方向杂乱的,原子核正电荷吸引运动负电荷,正负电荷相抵消,所以导体在未加外来电场电荷时不显电性,当导体在加入外加电场时原子核外运动电子就会在外加电荷的推动下克服原子,核引力而脱离原子定向移动形成电流,这时导体就带电了!


绿松石15347277754


这是一个回答你无法使你满意的问题,主要我们无法论证。只能这样说,一个按其物质自身规律处于不断运动中状态中改变原规律,就象比如一张桌子在房中要让它在空中不停的飞,没有外力不间断的作用一样是不可能。电子的位移比我们想象的要复杂得多。如果学过无线基础,你就比较容易理解了…⋯。 从宏观上来说一个物质没有外力作用不能动;从微观角度上一切物质没有外力作用不能改变原有狀态,道理差不多⋯⋯


得亮1


电子围绕原子核转动?非也,那只不过是你的想象,是太阳系这样的模式启发了你的类比感。既然不是围绕和转动,那么电子在原子中究竟是处于什么状态呢?在原子尺度上,我们日常的时间感和空间感都没有了意义和可比性。在这里,电子“溶解”在原子核附近一个很小的球状空间中,也就是说,在这个微小的球状空间中,电子是无所不在的。这样的状态,使得我们所说的速度、动力、所需的能量等等概念都没有了意义。所以,本题所问也就有了答案:微观世界的特质,决定了电子身在此处亦在彼岸,无关乎速度、无关乎能量。


郭城3点14壹伍玖


三个原因导致,电磁力,能量差异跃迁,向心力。

当电子吸收的能量达到峰值,足以摆脱核子电磁力的束缚,原子就转化为带电离子,成为物质的第四态。


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