举例H原子 它原子核外面的电子为什么可以一直转? 哪里来的能量?

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首先说,研究电子的运动是不能用牛顿力学的,即无法用电子在某一时刻的速度和位置来描述物体的运动,因为有测不准原理。微观物体的运动由波函数描述。

按照测不准原理,即“观测物体运动”这一动作本身就会对物体运动产生影响,因此无法同时精确测量出物体的位置和动量,当物体为宏观物体时,这一影响可以忽略,当物体为微观粒子(比如电子),这一影响必须考虑。

电子的运动是用波函数描述的,波函数本身并没有实际物理意义,但波函数的模的平方可以表示电子在某一时刻出现在某位置附近单位体积内的概率。波函数有波动方程得到,微粒间的相互作用有波动方程中的势函数表示(而不是牛顿力学中的力)。

所以,直观点讲,某一时刻电子有什么位置和动量,无法得到,但是可以知道电子在各个地方出现的概率密度(一般可用电子云直观表示)。电子也不是像卫星一样,绕原子核做圆周运动,电子理论上会出现在原子核周围的任一位置。

解释一下卫星的运动。卫星绕地球运动,收到地球对卫星的引力作用,理想模型下引力指向地心,在引力作用下,卫星绕地球做圆周运动,地球和卫星组成的系统机械能守恒,不需要外部提供能量。

若电子绕原子核做圆周运动,引力须有原子核对原子的电荷力提供,电子带负电荷,绕原子核运动时,有电磁场向外辐射(电子做变速运动既有电磁场向外辐射),系统能量减少,电子离原子核越来越近,系统不稳定。即用经典的牛顿力学是无法很好的解释电子运动的,牛顿力学失效。



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