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  • 1 # 韓曉勇老師

    謝邀。電子的運動不適用於經典電磁理論。電子的運動遵從現代量子理論,具有波粒二象性,電子的能量是不連續的,電子的能量只能是某些固定的值,這就是我們所說的量子化。後面,我們會重點講解玻爾理論,該理論可以很好的解釋氫原子的電子為什麼不會輻射電磁波最後墜入原子核。我們循序漸進,慢慢理。

    首先,人們對於原子結構的認識是逐步的。最初人們以為原子已經是最小的、不可再分的基本微粒,起名阿童木ATOM(希臘語不可再分的意思),建立了道爾頓實心球原子模型。如下圖。

    後來湯姆生在原子中發現了電子,提出了湯姆生棗糕模型,原子是糕、電子是棗,電子就鑲嵌在原子的表面或內部。如下圖。

    再往後,盧瑟福在做阿爾法粒子轟擊實驗時,發現了原子核,提出了行星式有核模型。他提出,原子絕大部分空間是空的,原子核體積極小。原子若比作北京鳥巢體育場,原子核只相當於操場中心的一隻螞蟻,而電子就在核外空間像行星那樣繞核旋轉。到此為止,我們可能覺得已經結束了,因為一模型簡直是太完美了,模型充分說明了大宇宙(太陽系)、小宇宙(原子結構)的美是統一的。如下圖。

    但是,經典電磁理論建立之後,行星模型又被推翻。因電子帶電高速運動,會向外輻射電磁波,必然結果就是落到原子核。接下來,玻爾出場了,他在普朗克量子論、愛因斯坦光子學說、盧瑟福有核原子模型的基礎上,提出了量子化的原子結構模型。

    這一模型認為:(1)電子不是在任意軌道上繞核運動,而是在一些符合一定條件的軌道上運動。這些軌道的角動量P必須等於h/2π的整數倍,即P=nh/2π,h為普朗克常數,π是圓周率,n為正整數。核外電子只能在有確定半徑和能量的軌道上運動,且不輻射能量。(2)電子離核越遠的軌道上運動,其能量越大。正常情況下,各電子儘可能處於離核最近的軌道,這時原子能量最低,稱為基態原子。當原子從外界獲得能量如灼燒、通電、輻射等,電子被激發,躍遷到離核遠的軌道,此時原子處於激發態。(3)處於激發態的電子不穩定,會躍遷到離核近的軌道,這時會以光子的形式放出能量,即發光。光的頻率v就決定於能量較高的軌道與能量較低的軌道的能量差hv=E2-E1,E2是電子處於高能量軌道的能量,E1是電子處於低能量軌道時的能量。

    玻爾理論成功地揭示了氫原子光譜產生的原因和規律性,已經可以成功解釋題主的問題。根據玻爾理論,在通常的條件下,氫原子中的電子在特定的穩定軌道上運動,這是它不會放出能量。因此,在通常條件下,氫原子是不會發光的。同時,氫原子也不會發生自發毀滅的現象。但是,當氫原子受到能量激發,電子躍遷及回遷,分別伴隨吸收光及發射光。由於軌道是量子化的,所以放出光子的頻率是不連續的。氫原子光譜是線狀光譜,其原因就在於此。

    波爾理論是一個偉大的成就,獲得了1922年諾貝爾獎。但也有其侷限性。該理論只能成功解釋H原子和類氫離子,不能解釋氫原子的精細光譜,根本原因是它沒有擺脫經典力學的束縛,雖引入量子化條件,但仍將電子視為有固定軌道的宏觀粒子,沒有認識到電子運動的波動性。

    隨波粒二象性、不確定原理被人們一一認可。薛定諤在德布羅意物質波基礎上提出用波動方程描述微觀粒子運動狀態的理論,後稱薛定諤方程,奠定了波動力學的基礎,建立了院子的現代模型。我們目前所認識的原子結構之能層、能級、軌道等等內容,其實都是建立在薛定諤方程基礎上的解集。

  • 2 # 科學日記

    我們知道,一個原子包含一個帶正電的原子核和若干個圍繞在原子核周圍的帶負電的電子。

    在20世紀初的時候,盧斯福提出,原子中大部分質量和正電荷都集中在位於原子中心的原子核中,而電子就像行星圍繞太陽一樣圍繞著原子核轉動。當時的人民也普遍認為,原子中正負電荷之間的吸引力將維持在它們轉動的軌道上。不過,在量子力學還沒有出來之前,力學和電學預言:電子像行星圍繞太陽公轉的方式繞原子核公轉的會發出輻射,這樣輻射會使電子失去能量,而失去能量的電子會以螺旋線的軌道向著原子核旋進,並且很快與原子相撞,但是原子內並沒有發生這種情況。

    1913年的時候,波爾提出了研究原子內電子運動的波爾模型,也部分解決了困擾人們多年的原子坍縮問題。波爾認為:電子並不允許在離中心原子核任意遠的地方,而只能被允許在指定的距離一個軌道上公轉,在這個基礎上,我們再假設只有一個或者兩個電子在這些距離的軌道上公轉,那麼就可以解決原子坍縮的問題,因為如果有限數目的軌道都被充滿了,那麼電子就無法向原子核旋進。

    在波爾模型中,原子只能在一特定軌道公轉,當電子在這個軌道上公轉時候,原子即不發射也不吸收能量,只有當一個軌道躍遷到另一個軌道時候原子才發射或者吸收能量。波爾模型能很好的解釋最簡單的氫原子,但是人們並不知道是否可以將其推廣到更復雜的原子,直到量子力學的新理論出現,波爾的允許和禁止的軌道就得到了解釋。

  • 3 # 宇宙譜

    如果問為什麼不會掉入原子核,原因在於題中內容的原子模型是錯誤的,錯在哪裡呢?一是電子本質上不存在正負性,正負性是電子以光速自旋產生的自身吸斥自然現象,由於電孑創生於正反對立收縮能量態的對立收縮耦合,耦合存在動態耦合運動體的先後時間差,因此電子就無能構成同心鋼性體,只能形成無內外線速差的互繞自旋體,這種結構l就會產生由外向內的徑落現象,它由至外向內角速始終超前產生內吸渦旋,由於渦旋是光速動態,表現出超強的吸引力以及排斥力,人們稱謂的正負電菏本質就是電子的自旋吸斥動態。

    理解了電子的形為功能態再來理解原子核,任何元素的原子核實質的夸克結構就是電子的反向間位結構體,自旋反向最簡單的就是各三粒間位體,這種結構由於剛好構成內外旋轉互為穩固的自旋緊固體六方結構,這是電子在特殊創生區域才能形成,一旦形成就非常穩固,如果要拆散它,自然界只發生在星系際雷暴時刻,人工的大型對碰撞機就是環地球赤道一週都無能撞散,因為人為創造不出絕對動態真空的動態平衡環境,當然肯定有人不信也不服氣,等中國的百公里環撞機建成後用事實來證實。夸克環態的電子間位結會產生吸斥三三合力,在環態兩旁始終就會讓一粒電子處於被吸斥的非平衡動態中,電子除了自旋還要轉移來至不同方位的自然能量動態,這就使合力始終處於非平衡狀態下,就使電子處於來回的奔跑過程中,由於人類用電子動態觀測電子形為,電子以光速自旋一週就會產生一次電子合力動態,也就無法觀測到電子的來回奔跑軌跡,才被形象認為是電子雲,用機率來描述,一個環態兩旁各一粒電子都會因合力的吸斥變化而來回奔跑,1s軌道的兩粒子都在作來回奔跑運動,跑不掉入不了也就在情理之中了。這兩粒電子還有能為相鄰夸克環作共用奔跑的作用,這就是共價健的存在機制和原理。人類使用的裂變能就是使物質體產生非自然界動態平衡的共價鍵產物,這些產物在自然環境下又恢復自然平衡動態,人們稱謂的放射性輻射就是物質體的受激恢復過程。氫彈的聚合能是將物質體的共價鍵還原為非共價鍵單質或氣體,使物質體發生型變成為能量的過程,產生的放射物大多是熱核輻射很快就消失了。今天借本題修正了原子電子模型,同時也解釋了一些自然現象,至於正確與否都可在實際自然界中得到檢驗。(本文原創,個人研究結論供參考)

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