学过原子结构的人,肯定都会问道这个问题,电子围绕原子核旋转,根据电磁感应原理指出,一个旋转的电荷会释放出电磁辐射,然后逐渐带走电子的动能,最终使电子沿着椭圆路线落入原子核中。但问题是,这个问题的提出,就是基于经典的“行星运行”模式提出的,当然,基于这个模式,人们也提出了几种回答来解释电子为什么不会落地原子核上面。最被常用的回答就是原子核对电子的吸引力和电子的离心力是永远平衡的,导致起一直稳定的运行在特定轨道上。但是现实中,电子和原子核是如此之小,其运动规律已经不能用宏观的经典物理学定律来描述了,而应该用量子力学去解释其运动状态。在微小尺寸下,会发生很多和我们直观相左的物理现象。就像是爱因斯坦提出的在相对论一样,高速运动的物体时间会变慢,这和我们的直观感觉完全相反。
那么根据量子力学理论,电子在原子核外面的运动路线,并不能被我们清楚的测定。在同一时刻,我们只能知道电子的位置或者动量二者其一,所以,用来描述核外面子运动状态的公式就成了波函数,即概率函数。也就是说,电子在原子核外是随机出现在某些地方的,这会儿可能出现在这里,下一刻就可能出现在哪里,并不是我们直观感觉的连续运动,而是以一定的概率出现在原子核周围,所以原子核外的电子是以电子云的形式描述的。既然其不是连续运动的状态,我们就不能用经典的物理学眼光去看待它,也就是说,电子不连续的出现在某处,其不会和原子核产生其它相互作用,也不会释放电磁波,也不会被原子核吸引进去。
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施郁
(复旦大学物理学系教授)
假设你现在向前面投掷一颗手榴弹,手榴弹向前运动,虽然最后要下落,但是没有直接从你手上向地心方向运动,否则就不是炸敌人,而是将你自己炸死。
这就是为什么行星没有直接向恒星飞去。也就是说,运动的速度不一定要与力的方向一致,因为速度、加速度、力都是既有大小,也有方向的,加速度的方向总是与力的方向一致,也与速度的改变的方向一致,但是可以与速度本身的方向可以不一致。
电子和原子核的运动还有另一层复杂性,它们由量子力学描述。电子在原子核外面是由波函数描述,在能量不变的状态下,波函数也是不变的。这意味这电子在每个位置的出现的概率是不变的。 在这样的状态,电子不会发射电磁波,所以不会因为发射电磁波而消耗能量。解释这个现象是量子论的动机之一。不过,题主的困惑其实还不到这一层,他/她在经典力学的范畴还没懂力与运动的关系。
【施郁原创】
其他网友观点
电子与电子轨道是虚拟的。
原子模型试图用“宏观世界”描述“微观”粒子,难免带来“问题”。
电子显微镜下的“金属态氢离子”就是质子,电子是“金属态氢离子”自旋(震荡)产生的“磁力矩”。