電子為什麼沒有掉入帶正電荷的原子核?這確實是一個問題!

2020-12-03 星辰大海路上的種花家

電子帶負電荷,原子帶正電荷,為什麼電子不會掉入原子核中?

這可能是很多朋友搞不清楚的問題!按一般意義上理解,正負電荷會互相吸引之後逐漸靠攏,並最終合為一體,無論是引力還是電磁力或者弱力與強力,都是這個結果!而正負電荷屬於電磁力,為什麼電子還有自己的獨特的軌道?為什麼還沒有墜入原子核?

我們先簡單介紹下原子的模型,現代原子模型是薛丁格的量子力學即電子云模型,原子核在中心,而電子則以電子概率雲模式出現在原子核周圍!而電子的軌道描述的只是電子並不是隨機出現的,而是在它的軌道上(能級)上隨機出現!

一、電子為什麼會以軌道的概率雲模式出現?

其實要解釋清楚這個問題必須要引入另一位大神普朗克,因為他在研究黑體輻射時引入了量子的概念,他認為能量都是一份份出現的!引入這個概念後完美的解決了紫外災變,即在計算黑體輻射強度時用到的瑞利-金斯定律在輻射頻率趨向無窮大時計算結果和實驗數據大相逕庭的有趣結果!這個結果告訴我們,能量並不是連續的!

而我們生活中的大部分能量來源或者媒介主要就是電子的電磁輻射,電子的能級(軌道)與輻射有這密切關係,輻射後的電子會跌落到能級比較低的軌道,因此這最小的一份份就決定了電子能級的軌道是突變的,而無法做一個連續的軌道能級升遷!

而電子的另一個特性則是動量位置與動量時間是無法同時確定的,這早已有海森堡不確定性原理為之背書,當然沒法告訴各位這是為什麼,量子世界有其獨特的運行規則,就像真空中的光速為什麼是299792458米/秒一樣!

二、為什麼電子不會被原子核吸引?

要解釋這個問題得引入兩個概念

1、海森堡不確定性原理

2、泡利不相容原理

海森堡不確定性原理上文已經有簡單說明,這是量子世界遵循的第一定律,因此電子的運行首先受到此定律影響,它不可能在無限靠近原子核的位置運行,因為越靠近,那麼它的位置和速度就會可能會被同時確定!而另一個泡利不相容原理則是不能有兩個或兩個以上的粒子處於完全相同的狀態,當電子無限靠近原子核時,就會出現這種狀態!

從這兩個原理來說,電子靠近原子核需要有強大的能量或者壓力支撐,因為不確定性原理與泡利不相容原理,使得看起來電子是墜入原子核,但其實卻是爬上一座難以逾越的高山!

三、電子可以「墜入」原子核嗎?

當然可以,白矮星物質的狀態就是電子留在原子核外的最後倩影!因為再往前一步就是電子墜入原子核成與原子核中的質子中和成了中子,此時不再有電子,也不再有質子,有的只是被中微子帶走的能量和留下的中子!

只有有足夠大的引力,啥事不會發生呢?甚至一直可以坍縮到黑洞!

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  • 既然電子帶負電,原子核帶正電,那為什麼電子不會掉入原子核裡?
    關於這個問題,相信大家都會從宏觀的層面來思考,比如說太陽對地球有著巨大的引力,而地球為什麼不會掉進太陽。這個問題很好解釋,這是因為角動量存在的原因,如果要讓地球掉入太陽,就必須要讓地球的動能減少,或者大幅度降低地球的軌道,顯然這是不大可能的。
  • 電子帶負電荷,原子帶正電荷,為何電子不會墜入原子核?
    原子的經典模型1897年湯姆生發現電子,經典物理學對原子的模型,就是電子圍繞原子核運行,電子帶負電,原子核帶正電,由庫侖力提供向心力。根據經典力學的描述,電子繞核做圓周運動,就會對外產生電磁輻射,使得電子損失能量,然後軌道降低,直到墜入原子核,經過計算,該過程幾乎就是瞬間完成的,按照經典力學的模型,原子幾乎不可能穩定存在,這個問題一直困擾著物理學家們。
  • 原子核帶正電,電子帶負電,為什麼電子不會掉入原子核?
    我們從初中開始學習物理課和化學課時,就會學到比較初級版本的原子結構,這個原子結構大概是下面這樣:老師一般會告訴你,原子是由原子核和電子構成的,而原子核帶正電,電子帶負電。所以,其實這裡就隱含著一個問題,既然原子核帶正電,電子帶負電,那根據異性相吸的道理,電子應該會掉落到原子核內才對呀?關於這個問題,困擾著科學家也蠻久的,原子模型的最終確立,經歷了好幾代科學家的努力。而我們學到的版本是波爾的原子模型的,這個模型沒能解決這個問題。
  • 電子帶負電,原子核帶正電,為什麼電子不墜入原子核?
    電子是可以飛向原子核與質子中和的,只是一般物質受量子力學約束,電子只能保持在一定軌道上,沒有足夠能量飛向原子核而已。在經典的原子模型中,電子圍繞原子核繞行,由帶負電荷的電子和帶正電荷的質子間庫侖力提供向心力,但是這個模型有很多缺點。比如在電磁學中,電子繞核運動會向外輻射電磁波,從而損失能量,使得電子墜入原子核,理論計算整個過程就是一瞬間,原子不可能穩定存在,這顯然和事實不相符合。
  • 正負電荷相吸,為什麼電子不會落入原子核中?
    同樣地,帶負電的電子和帶正電的原子核之間存在庫侖力作用,庫倫力剛好充當電子公轉的向心力,所以電子不會掉進原子核中。 然而,與行星不同的是,電子是帶電的。自19世紀中葉以來,物理學家就知道,經歷加速(速度和方向的改變)的電荷會發出電磁輻射(光子),在這個過程中會損失能量。
  • 原子內部,電子為什麼不會掉入原子核?怎麼解釋β衰變?
    我們都知道,原子是由原子核和電子構成,而原子核又是由質子和中子構成的。而質子是帶正電,中子不帶,這就意味著原子核其實是帶正電的。那問題就來了,原子核帶正電,而電子帶負電,根據異種電荷相吸引的原則,照理說電子應該會墜入到原子核當中才對,事實上,並沒有。那究竟是咋回事呢?
  • 電子帶負電,原子核帶正電,電子為什麼不會掉入原子核內?
    關於這個問題,我們可以分兩個角度去思考。一個就是一般情況下電子為什麼不會進入原子核,另外一個就是電子在什麼情況下會進入原子核。電子為什麼不會進入原子核首先,我這裡指的是在正常狀態下,電子之所以不被原子核吸入。本質上是和「懶」有關。為什麼這麼說呢?
  • 電子為什麼不掉進原子核裡面
    但是同樣的問題卻沒有發生在原子內部,原子內部電子和原子核之間的萬有引力雖然微弱到可以忽略不計,但是它們之前有強大的電磁力,那為什麼電子最終卻沒有落到原子核上呢?要回答這個問題,就要從頭說起了。不過隨著科學的發展,道爾頓原子論的部分觀點也出現了問題,依照道爾頓的看法,原子是不可再分的,可是英國科學家湯姆孫發現了電子,這就說明原子是可以再分的,那麼原子內部是如何構造的呢?湯姆孫也憑空想像了一個模型,這倒是和道爾頓一樣,湯姆孫的模型叫做棗糕模型或者叫西瓜模型,大意就是電子均勻地分布在原子內部,就象棗糕上的棗,西瓜中的西瓜籽一樣。
  • 電子帶負電,原子核帶正電,異性相吸,為何電子沒掉進原子核內?
    真實的原子模型相信很多人在上初高中時,都有看到過原子模型,一般來說,這個模型就是一個原子核在中心,外面有電子,電子有相應的軌道。這就好像我們的太陽系一樣,中心有個太陽,外面各個行星在各自軌道上。然後,老師一般還會說,原子核是帶正電,電子是帶負電的。
  • 電子為什麼不會落入原子核中
    1904年湯姆遜提出原子結構的&34;,或者叫&34;, 認為原子中的正電荷像蛋糕一樣均勻分布,而電子則象棗一樣鑲嵌其中並按一定的幾何規律排列(或者像&34;一樣鑲嵌在帶正電的&34;中),當電子受到外界擾動時就會在平衡位置附近振動並發出特定波長的光子,由此解釋各種不同元素的原子能夠發出不同的光譜。
  • 原子核帶正電,電子帶負電,為什麼電子不會掉到原子核內?
    #了不起的基礎科學#我想大家都對中學學到的原子結構很熟悉,也就是說原子內有個原子核,核外有電子繞著原子核轉,而原子核內還有質子和中子。原子核是帶正電的,而電子是帶負電。我們都知道同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引。原子核和電子是異種電荷,為什麼不會相互吸引?
  • 正負電荷相吸,為什麼電子沒有被原子核吸住?
    正負電荷相吸,為什麼電子沒有被原子核吸住?圖源:pixabay你可能會將原子結構類比成太陽系——行星與太陽之間存在萬有引力,但也沒有被太陽吸過去,因為引力被用來提供繞太陽旋轉的向心力。電子和原子核之間的電磁力也這樣不就行了?
  • 為什麼電子不會落入原子核中?
    同樣地,帶負電的電子和帶正電的原子核之間存在庫侖力作用,庫倫力剛好充當電子公轉的向心力,所以電子不會掉進原子核中。然而,這種原子模型其實是完全錯誤的。那麼,現代物理學又是如何解釋電子不會掉進原子核中呢?原子行星模型的起源原子行星模型的起源是因為引力和庫侖力的相似性。
  • 帶負電的電子,為什麼不會墜入帶正電的原子核中?
    答案:這是微觀世界規律決定的,不能用經典力學去思考這個問題。電子帶負電,原子核帶正電,看似異性相吸,但其中存在許多限制條件。根據海森堡測不準原理,微觀粒子的位置和動量無法同時確定,其中一個數據測得越準確,另一個數據就越不準。一般來說,電子在其能運行的軌道上,離原子核越近它的運行速度就越快,如果電子墜入原子核中,那麼它的動量和位置,這兩個數據都可以測得更準確,這違反了量子力學的基本規律。
  • 質子帶正電,為啥質子可以結合在一起形成原子核?而不會互相排斥
    ——喬治亞·奧基夫在大尺度上,我們所能看到的宇宙是由行星、恆星、星系這樣的物質組成;在微觀尺度上,物質又是由原子核和電子,以及原子核的成分,光子和其他任何可能存在的基本粒子組成。而且我們都知道質子帶正電,那為什麼兩個(或更多)質子可以結合在一起,而不會互相排斥?
  • 電子帶負電原子核帶正電,那麼電子為何不墜入原子核中?
    事實上,在人類對原子結構的研究過程中,確實有問題中這樣的疑問,電子帶負電,原子核正電,它們應該相互吸引到一起!同時,理論上電子在運動的過程中會因為向外輻射電磁波失去能量墜入到原子核中,但這種情況並沒有發生! 這是為什麼?
  • 【物理講堂】電荷及電荷守恆定律
    原來是電荷在作怪。1.這些電荷是哪裡來的?物質的微觀結構是怎樣的?摩擦起電的原因是什麼?2.什麼是自由電子,金屬成為導體的原因是什麼?3.除了摩擦起電,還有其它方法可以使物體帶電嗎?答案:1.來自原子內部; 物質由原子組成,而原子則由原子核(質子和中子)和核外電子構成;不同物質的原子核束縛電子的能力不同。
  • 科學界頭疼的問題:為什麼電子不會被原子核吸過去?
    引言:人類科學的發展是不斷創新的過程,先人們在沒有任何理論和實踐基礎的情況下建立起了一個個科學理論體系,這確實讓人感到不可思議。實際上在科學家做研究的過程中他們會根據已有的現象來推測未知的事物,例如原子的內部結構。
  • 電荷不是粒子,但相信電荷存在,正是我們人類的明智!
    一個正原子包含有一個緻密的原子核及若干圍繞在原子核周圍帶負電的電子。而負原子的原子核帶負電,周圍的負電子帶正電。正原子的原子核由帶正電的質子和電中性的中子組成。負原子原子核中的反質子帶負電,從而使負原子的原子核帶負電。當質子數與電子數相同時,這個原子就是電中性的;否則,就是帶有正電荷或者負電荷的離子。
  • 為什麼宇宙中沒有α、β射線暴卻有γ射線暴?這是為什麼呢?
    為什麼宇宙中沒有α、β射線暴卻有γ射線暴?這是為什麼呢?宇宙中有α射線、β射線和γ射線,但我們通常只聽說有γ射線暴,這是因為它們的性質不同決定的。所謂α射線和β射線釋放出來的是粒子,但γ射線發射出來的是光子。