被核勢場束縛的電子,與其說是個粒子,不如說它是一種波。人們不得已只好放棄了電子作為一種粒子的影象,代之以電子波的影象。電子其實沒有軌道的概念,只有一個大致的空間運動範圍,和空間每一點上波(振動)的幅度,這個幅度在空間分佈的函式,就是波函式(含時波函式還是時間的函式)。這個幅度目前仍未找到確切的物理意義,即到底是哪個物理量在做振動的幅度。它的“發明”,純屬人類的假設。不過波函式解出來以後,可以很完美地解釋電離、激發、化學反應等涉及電子能量變化的過程,因此人們相信這是一種合理的假設,不管波函式到底是什麼東西,有用就行。把波函式稱為原子軌道(或分子軌道)純屬歷史原因,呈現為波的電子根本沒有明確軌道。
後來波昂提出了波函式的機率解釋,即波函式絕對值的平方正比於機率密度,又賦予了電子一定的粒子形象,不過這時的粒子是神出鬼沒的,毫無運動規律(不像分子那樣,還符合或基本符合牛頓力學和經典電磁學。對束縛態電子而言,牛頓力學,經典電磁學完全失效)可言,唯一的規律就是統計規律,即電子在空間某處出現的機率正比于波函式在該處的絕對值的平方。
至於電子雲就是波函式模(或稱絕對值,波函式是複函式)的平方的一種圖形表示(用黑點的稠密程度代表機率密度)。
學習波函式的時候,一定不能把它想象成某種樣式的軌道(電子軌跡)。束縛態的電子是波,而不是服從牛頓定律的粒子【注】。請記住我們在說原子軌道或分子軌道的時候,其實就是在講波函式。原子“軌道”這個名稱完全是有其名而無其實。
【注】這一說法不夠嚴格,更嚴格的說,束縛程度越大,波動性越顯著,粒子性越不顯著,束縛程度越低,粒子性越強,波動性越不顯著。電子在接近於電離的高能量軌道中運動時,表現出顯著的粒子性(基本服從牛頓力學和經典電磁學,基本可以預測其行為)。電離後變成自由電子,波動性就幾乎沒有,而近乎完全呈現為粒子性(相當精確地服從牛頓力學,經典電磁學)。
不能理解為原子軌道的平方就是電子雲吧?
原子軌道就是波函式的代名詞,當然可以說成原子軌道的平方可以用電子雲描述。不過要注意,二者不是相同的東西,電子雲僅是“原子軌道的平方”形象化的表示。就像用電場線來形象描述空間中電場強度的分佈一樣,不能說場強(在空間的分佈函式)就是電場線。
不過,“原子軌道的平方”這一說法的確不常見,我的猜測是字面上看起來有些不倫不類。“軌道”怎麼平方啊。這不是科學問題,是語言問題。
被核勢場束縛的電子,與其說是個粒子,不如說它是一種波。人們不得已只好放棄了電子作為一種粒子的影象,代之以電子波的影象。電子其實沒有軌道的概念,只有一個大致的空間運動範圍,和空間每一點上波(振動)的幅度,這個幅度在空間分佈的函式,就是波函式(含時波函式還是時間的函式)。這個幅度目前仍未找到確切的物理意義,即到底是哪個物理量在做振動的幅度。它的“發明”,純屬人類的假設。不過波函式解出來以後,可以很完美地解釋電離、激發、化學反應等涉及電子能量變化的過程,因此人們相信這是一種合理的假設,不管波函式到底是什麼東西,有用就行。把波函式稱為原子軌道(或分子軌道)純屬歷史原因,呈現為波的電子根本沒有明確軌道。
後來波昂提出了波函式的機率解釋,即波函式絕對值的平方正比於機率密度,又賦予了電子一定的粒子形象,不過這時的粒子是神出鬼沒的,毫無運動規律(不像分子那樣,還符合或基本符合牛頓力學和經典電磁學。對束縛態電子而言,牛頓力學,經典電磁學完全失效)可言,唯一的規律就是統計規律,即電子在空間某處出現的機率正比于波函式在該處的絕對值的平方。
至於電子雲就是波函式模(或稱絕對值,波函式是複函式)的平方的一種圖形表示(用黑點的稠密程度代表機率密度)。
學習波函式的時候,一定不能把它想象成某種樣式的軌道(電子軌跡)。束縛態的電子是波,而不是服從牛頓定律的粒子【注】。請記住我們在說原子軌道或分子軌道的時候,其實就是在講波函式。原子“軌道”這個名稱完全是有其名而無其實。
【注】這一說法不夠嚴格,更嚴格的說,束縛程度越大,波動性越顯著,粒子性越不顯著,束縛程度越低,粒子性越強,波動性越不顯著。電子在接近於電離的高能量軌道中運動時,表現出顯著的粒子性(基本服從牛頓力學和經典電磁學,基本可以預測其行為)。電離後變成自由電子,波動性就幾乎沒有,而近乎完全呈現為粒子性(相當精確地服從牛頓力學,經典電磁學)。
不能理解為原子軌道的平方就是電子雲吧?
原子軌道就是波函式的代名詞,當然可以說成原子軌道的平方可以用電子雲描述。不過要注意,二者不是相同的東西,電子雲僅是“原子軌道的平方”形象化的表示。就像用電場線來形象描述空間中電場強度的分佈一樣,不能說場強(在空間的分佈函式)就是電場線。
不過,“原子軌道的平方”這一說法的確不常見,我的猜測是字面上看起來有些不倫不類。“軌道”怎麼平方啊。這不是科學問題,是語言問題。