作者theory (真好人˙希尔瑞)
看板Physics
标题Re: [问题] 电子为何不会掉到原子核里?
时间Tue Dec 11 21:08:13 2007
※ 引述《dearvingo (vingo)》之铭言:
: 电子受到原子核的电荷吸引力 为什麽不会掉进去?
: 除了行星恒星系统古典的理论 有没有进一步的解释方法?
: 为什麽不会崩解? 总是维持着最低有 hω/4π 的基态能量
讨论串太多篇了,直接回你的第一篇
首先你的问题就有不甚正确的资讯
"谁说掉进去就会崩解阿??"
所以我讲几点观念上的重点好了
1. 请不要理波耳,他的理论错了一大半,对的部份也是蒙到的
2. 原子的世界请用量子概念来看,任何事情都会发生,只是机率大小
"没有任何一件事的发生机率是零"
3. 电子不是点电荷,原子核一样不是,单一一个质子当然也不是
(点电荷 - 带电但却
没有体积的
粒子)
接下来解释一下上述三点
1. 波耳氢原子模型只是给人们一个量子化的概念,但只适用氢原子
量子数不是只有一个 n,而且轨道是波长的整数倍也是错的
量子世界没有轨道 (orbit),只有轨域 (orbital)
虽然利用驻波储存能量的说法看起来很合理,但这样解释不完全正确
2. Schrodinger equation 是比较能清楚解释量子现象的方法 (非相对论下)
虽然不是导出来的,但是用了这麽久都没有错,所以成为基本公设 (postulate)
但是你从氢原子的 Hamiltonian 难道看不出什麽问题吗?
在 r=0 (电子跟质子在同一点) 处居然位能是无限大!
而出现机率为零的地方就在位能无限大的地方,这是量子理论的基本常识
表示说,
你一开始写出的 Hamiltonian 就已经假设电子不会出现在原子核处
看到这个逻辑的问题出在哪了吗?
你问说为什麽不会掉进去,可是你一开始就假设电子不会掉进去
当然怎麽算都不会掉进去,电子出现在 r=0 的地方当然是零
这样好像越想越奇怪,圆周轨道运动有加速度,所以会放出电磁波
但是轨道的观念是错的,必须用 Schrodinger equation 中的波函数表达轨域
可是你列出的 Hamiltonian 一开始就假设电子不会出现在原子核处
这样好像在作弊,不会掉进去的结果在你计算前就假设好了
另外一个基本常识,在量子世界没有位能无限大的地方
自然就没有机率为零的地方
3. 请注意电子有量子化,有波粒二相性,质子也有
一般人写的氢原子 Hamiltonian,一开始就假设质子为点电荷
光是这一步就错了。虽然比起电子,质子很重,量子性相对低很多
但是那毕竟只是一个很好的 "近似"
所以在你这种特殊的 case 下,这个 Hamiltonian 必须加以修正
学过微扰理论 (pertubation theory) 吧?
里面有一项就是 "
电子可能会出现在原子核中" 的修正
(这一点是我上课时老师教的,目前没看过哪本书有写)
利用古典电磁学的方式,用 Guass law 算分布在球中的电荷产生的电场
进而推得位能以加进微扰项之中,这个项中就和原子核的半径有关
所以你说电子会不会掉进去?会的,但掉进去又如何?
原子核不但有大小,也有波动性,电子出现在那不会怎样的
当然,机率非常非常的低
有错请指教 <(_ _)>
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※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc)
◆ From: 140.114.43.84
1F:推 zys:糟,有蛮多都看不太懂...看书去^_^ 12/11 21:16
2F:推 Farady:猜想你所谓的修正,是把原子核中正电荷的分布假设均匀吧 12/11 21:41
3F:→ Farady:那麽这样的修正,仍然是半经典的手法? 12/11 21:43
4F:推 cownn: ^^^^^^ 对岸的讲法?? 12/11 21:58
5F:→ theory:喔~ 对,那个微扰项的 H' 是用古典电磁学导出来的 12/12 01:31
6F:→ theory:所以你要说是半经验或古典手法都可以..这只是修正一点能量 12/12 01:32
7F:→ theory:还有增加这一个现象的可能性而已,反正修正量绝对不够 12/12 01:33
※ 编辑: theory 来自: 61.230.187.6 (12/12 01:35)
8F:→ theory:看不懂有可能是我表达能力太差,有问题可以问 XD 12/12 01:36
9F:推 Liubae:推一个! 12/12 11:43
10F:推 dinho:看到这种好文真爽 哈 12/12 16:42
11F:推 dxdxt:写的蛮讨喜的XD 12/13 11:01
12F:推 Ferrarin:有没有人算得出完全掉进去会释放多少能量? 01/18 01:09
13F:推 EeLong:真是好文啊!解开我多年的疑惑了 01/18 17:54
14F:推 Frobenius:这篇文章真的写得很好!值得一推! 11/15 02:15
15F:推 kanonehilber:推 05/08 21:44