電子圍繞原子核轉動,它的動力是怎麼來的?能量是如何產生的?

赫連鴻禧


電子核由於質子的存在帶正電荷,所以對於帶負電荷的電子會有一個吸引力,那麼電子為何不會落入原子核呢?維持它運動的動力又是什麼呢?我想這是很多人的疑問。



首先,如果按照經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。由於高速運動的離心力和質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子形成的電場中運動的電荷,那麼運動變化的電荷應該會產生電磁波,這樣電子的動能會越來越少,最終落入原子核內。



所以按照經典的行星模型解釋原子核內電子的運動並不行,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,成功地描述了核外電子的運動並不是行星模型描述的那樣,電子運動的軌道也不是連續的!電子像是在走跳棋一樣,靠著一個無形手掙出的骰子點數,跳著出現在核外空間的某一個區域。電子是像幽靈一樣一會出現在A點,下一刻又跳轉到B點,根本沒有規律可言。唯一能夠對電子軌跡進行描述就是概率波函數,它僅僅描述了電子在空間各個位置出現的概率而已。



那麼如果用波函數去描述電子運動軌跡的話,我們就會發現電子在原子核內出現的概率為0,即電子永遠也不會自發地出現在原子核處。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,也無法用經典的電磁學來衡量,也就不能夠說什麼形成電磁波。



其實,在微觀量子世界,一切物理規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律來描述微觀世界,所以微觀世界的運動可以出現各種匪夷所思的行為。比如同時出現在空間的兩個地方(單電子雙縫衍射實驗)、波粒二象性等等。那麼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。


科學探秘頻道


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,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部到底是個什麼結構。所以在以前物理學沒有現在這麼完善的時候,有一兩個人猜錯了也不奇怪。以前的人還認為地球是平的,太陽繞著地球轉呢。

這個錯誤的模型是1911年盧瑟福提出的,當他發現原子的質量大部分都分佈於原子中心,也就是存在原子核的時候,就想當然的提出了"核外電子圍繞原子核旋轉的"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過深思熟慮的模型,具有嚴重的錯誤和漏洞,當年盧瑟福提出來以後就受到了嚴重的質疑! 拿今天的話說就是被噴慘了!

你的問題就是一個當時典型的質疑:

1 電子為什麼不會掉到原子核上去?

2 如果電子旋轉,就一定會發射電磁波,那麼為什麼觀測不到任何電磁波?

這些質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!

不明白為什麼這麼一個嚴重錯誤和不符合實際的模型這麼深入心? 大概是大多數聽完老師講盧瑟福模型就去玩手機或者開小差了吧。聽課要認真,小朋友,不然就會鬧笑話?

所以重要的事情再重複三遍

電子並不是圍繞原子核旋轉的,盧瑟福模型不正確

電子並不是圍繞原子核旋轉的,盧瑟福模型不正確

電子並不是圍繞原子核旋轉的,盧瑟福模型不正確

那麼正確的應該是怎麼樣的?電子究竟應該是以什麼形式存在原子當中。

現代正確的電子分佈模型應該是這樣的,電子在原子核外一定的空間做高速運動,但是軌道是隨機的,人類根本無法觀測到任何準確的電子軌道。也就是說電子有可能出現在原子周圍的任何地方,這個就叫做電子雲。

黑點代表電子可能出現的位置。

氫原子不同軌道的電子雲照片。

要注意一點,上圖中並不是電子做圓周運動形成的雲霧,而且原子可能出現的位置。因為照片固定拍下的電子的位置,就永遠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的勻速直線運動,隨機出現在原子核周圍,並且不同能量的電子,出現的概率不同。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解。

說到這裡,大多數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,理解量子力學。這個需要一定的背景只是。可能這個也是很多人不知道電子雲模型的原因。

有興趣的朋友,可以繼續往下看,我儘量常識不用數學知識,向大家解釋一下電子分佈的模型。

第一 電子的軌跡為什麼會是隨機的?

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,就已經破壞了電子的運動軌跡,因為任何觀測都必須對電子產生干擾。這就是量子力學中最核心的測不準原理。

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,現在想讓你描述這個小球的運動狀態,你該怎麼做呢?

你唯一能對小球的操作,就是抓住他。但是你一旦抓住小球,小球是怎麼運動的你就不知道了。怎麼辦呢,你只有先抓住小球,然後記錄下小球的位置,然後扔出去再抓住。這樣慢慢的你就可以畫出一副小球再房間裡可能出現的點。這個就相當於電子雲。但是你完全不可能知道小球之前是怎麼彈跳的。

第二 那麼電子為什麼會這個樣子,為什麼會分佈在原子核周圍。

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

很顯然電子在原子核外不是靜止的,那麼理論上電子應該要麼被原子核吸引過去,和原子核碰撞,要麼就應該越過原子核飛走啊。為什麼會在原子核周圍隨機運動?

這是因為,真空實際上時刻都存在一種叫做真空漲落的現象。 也就是說,真空中並不是什麼都沒有,而是在非常短的時間內,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,所以宏觀看上去什麼都沒發生過。

那麼,當把一個原子核放在真空中時,帶正電的原子核會吸收光子,對週週圍的真空激發,形成了大量的正電子,負電子對。這些正負電子對又會迅速生成光子。存在與原子核周圍的這些正負電子對和光子,就是靜電場。

當一個電子進入這片區域時(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複。

這就是電子為什麼如鬼魅一般在原子核周圍隨機運動的原因。

以上內容就是量子電動力學的核心思想。當時,實際情況要比上面的情況複雜的多,可以作為一門專門的課程了。

量子電動力學的原子模型,是目前唯一一個最靠譜,最完善的模型。能解釋所有有關原子的現象,目前沒有發現任何違反量子電動力學的現象。這應該就是最接近真實的理論了。


shawn25


這個問題提得很好,回答此問題有難度,電子,質子都在運動,能量來自那裡?學界認為一,大爆炸產生能量,二,氫聚變能,電子,質子,星球,星系,宇宙都在旋轉,且在極為規律且恆久繞轉,能量那裡來?恆星和行星內恆久高能釋放,能量那裡來?顯然以上兩種放能形式根本不可能之無稽之談,有人天天熱炒爆炸論,恆星聚變論都是天大的笑話,漏洞百出,可謂網絡毒論,真理何在?正義何在?可惜我人輕力微,也少有人閱讀,求真理難啊!

從宇宙遍佈電場和磁場來分折,正負電性粒子是宇宙本質(暗物質),正負粒子在規律宇宙高速運轉所產生的引力和能量,稱宇宙總能量,只有它的能量才是永恆,這是唯一的解釋,也是終極解釋,電子,質子之運動能量來自原子的正負電性能量,原子和物質能量源於宇宙總能量。


原黃烈平


電子本身有1/2的自旋的活力,原子核的電荷吸引力把電子吸引到身邊而因為電子的自旋活力無法再拉近,電子靠本身自旋活力在無法擺脫電荷吸引力而圍繞原子核旋轉,旋轉方向與其1/2自旋相位形成軌道,由於旋轉速度大大超過觀察像素上限,因此無法瞭解其實際軌跡,只能看到像雲一樣(近似我們看雨點像一條線)只能等待觀察儀器有突破性的進展。至於質子帶正電荷的原因也是科學家們未解開的謎團,同樣是夸克的中子為什麼是中電性?目前還沒法分析夸克又是什麼東東。如果有一天像我們瞭解磁疇一樣,清楚磁力線的原理,那末將有新一輪的進展。


無思無為001


金屬態氫離子光速自旋是能量的根本屬性,電子是金屬態氫離子的磁力矩;電子與電子軌道沒有體積與質量。





金童希瑞


人睡在床上,他是靜止還是正在運動?說他在運動,他睡在床上一動都不動,說他是靜止的,地球一直在轉動,他跟地球一起動,說他是靜止的也不是,說他是運動的也不是,從這個例子中道出一個道理,宇宙世界沒有絕對的靜止,也沒有絕對的運動,運動和靜止是比較出來的,判斷是運動的,還是靜止的,完全取決於所取的參照物比較,所以運動是相對的,而不是絕對的。如果沒有外力干擾,物質運動會保持原來的狀態,原來是運動的,就保持運動狀態,原來是靜止的,就保持靜止狀態,這個認識和日常生活的感覺不一樣,不一樣的地方是我們生活在受重力影響的地球環境,我們在地球無法擺脫重力的影響,由於所處環境不同,所見的運動狀況就不一樣,所以不能用我們的感覺去對比電子的運動,需要擺脫我們的習慣思維才能真正認識運動。電子由於沒有受外力干擾,所以繞原子核轉只是保持原來的運動狀態,這種運動狀態不需要動力。


龍一歐


一段金屬導體都是很多金屬原子組成的,而原子又由原子核,和原子,核外圍高速運動電子所組成的原子核由質子和中子組成的,質子帶正電,中子不帶荷,外圍高速運動電

子帶負電荷,這些電子運動方向雜亂的,原子核正電荷吸引運動負電荷,正負電荷相抵消,所以導體在未加外來電場電荷時不顯電性,當導體在加入外加電場時原子核外運動電子就會在外加電荷的推動下克服原子,核引力而脫離原子定向移動形成電流,這時導體就帶電了!


綠松石15347277754


這是一個回答你無法使你滿意的問題,主要我們無法論證。只能這樣說,一個按其物質自身規律處於不斷運動中狀態中改變原規律,就象比如一張桌子在房中要讓它在空中不停的飛,沒有外力不間斷的作用一樣是不可能。電子的位移比我們想象的要複雜得多。如果學過無線基礎,你就比較容易理解了…⋯。 從宏觀上來說一個物質沒有外力作用不能動;從微觀角度上一切物質沒有外力作用不能改變原有狀態,道理差不多⋯⋯


得亮1


電子圍繞原子核轉動?非也,那隻不過是你的想象,是太陽系這樣的模式啟發了你的類比感。既然不是圍繞和轉動,那麼電子在原子中究竟是處於什麼狀態呢?在原子尺度上,我們日常的時間感和空間感都沒有了意義和可比性。在這裡,電子“溶解”在原子核附近一個很小的球狀空間中,也就是說,在這個微小的球狀空間中,電子是無所不在的。這樣的狀態,使得我們所說的速度、動力、所需的能量等等概念都沒有了意義。所以,本題所問也就有了答案:微觀世界的特質,決定了電子身在此處亦在彼岸,無關乎速度、無關乎能量。


郭城3點14壹伍玖


三個原因導致,電磁力,能量差異躍遷,向心力。

當電子吸收的能量達到峰值,足以擺脫核子電磁力的束縛,原子就轉化為帶電離子,成為物質的第四態。


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