這個問題似乎說不清,我查找了很多資料,也看了一些朋友的回答,都不能令人滿意,所以也來說說,可能還是不能令人滿意。
這個問題我一直想弄清,電子與原子核之間到底是一種什麼樣的力在起作用。
我們已經知道了,這個世界現在已知的有4種相互作用力存在,即引力、電磁力、強力、弱力。
引力是我們最常見的力,凡有質量的物體都受這種力的約束。引力和慣性實際上也就是質量的根本屬性,質量與引力和慣性同在,而引力實際上就是一種慣性力。
電磁力充斥著我們的生活,什麼摩擦力、彈力、機械力都屬於電磁作用力的範疇,事實上,電磁作用力和引力一樣,主要表現在宏觀現象。
強力和弱力都是描述微觀現象的力。強力是核力,主要是原子核質子中子之間的作用力,是世界上最強的力,也是作用極短的一種力,只在10^-10m~10^-15m的距離才起作用,只管把原子核粘在一起,誰要分開它們,沒幾把刷子就別做夢了。
只有兩個方法可以把原子核拆開,一個高溫,一個高壓。這個高溫可不是一般的高,至少幾百上千萬度吧;高壓也不是一般的高,太陽中心壓力達到3000億個海平面大氣壓,才能夠維持太陽中心源源不斷的核聚變。
弱力管得更短,比強力還短,但力度比引力要大,只作用於電子、夸克、中微子等基本粒子,並制約著放射性現象,在β衰變中起重要作用,對光子、引子等玻色子不起作用。
從四種力中,似乎沒有管理原子核和電子之間的力。有人說是引力,有人說是電磁力,都很難完美的解釋它們之間的關係。
原子的模型經歷了四個階段,即道爾頓模型、湯姆遜模型、盧瑟福模型、玻爾模型核泡利不相容原理。
最早道爾頓提出了原子是物質最小不可分割的實心球體模型;
後來湯姆遜發現原子由原子核和電子組成的布丁模型,這個理論認為原子核就像一個西瓜,電子就像鑲嵌分布在西瓜肉裡面的瓜子;
再後來盧瑟福提出了行星模型,認為原子由一個中心佔主要質量的原子核,外面電子圍繞著旋轉的系統組成,電子獲得能量就躍遷,失去能量就降到低能軌道;
後來發現如果一直這樣下去,電子會不斷的喪失能量,電子不可能一直得到能量補充,終將跌落到原子核,這個世界將不復存在。於是波爾提出了電子能量放出是一份一份量子態的,不到一個整份就不會發出,而且電子在各自軌道運行,沒有外力不會損失能量,這樣可以達到永遠平衡。
再後來海森堡提出了電子云原子模型,認為微觀粒子具有波粒二象性的基本特徵,電子繞核運動會形成一個帶負電荷的雲團,具有在一個確定時空坐標與動量不能同時測準的性質。
泡利不相容原理又進一步明確了電子不同能級軌道最多只能容納兩個電子,而且自旋方向必須相反。
由此,原子模型理論越來越趨於現代量子力學的範疇。
那麼到底是什麼力量約束著電子和原子核這種關係呢?還是沒有一個明確的答案。
有人說是庫侖力,庫侖力本來就是電磁相互作用力的範圍,電子帶負電,原子核帶正電本來正負相吸,會被吸到一起去,但它們一直分的很開,以至於一個原子主要質量在原子核,而原子體積卻比原子核幾千億倍。是什麼力支撐著它不垮塌呢?
最終時空通訊還是認為,原子核與電子之間的約束力還是電磁相互作用力。由於電子與原子核分別帶有的負電荷與正電荷,它們彼此之間會以電磁力相互吸引,使得電子移動於環繞著原子核的原子軌道,與原子核共同組成原子。而電子則帶有與生俱來的能量,有著脫離原子核的趨勢,以擺脫相互之間的正負吸引力,並取得一個平衡,當原子受到外力時,才會使原子失去或者得到額外的電子,是原子處於離子態。
玻爾模型合理的解釋了電子不會掉落到原子核的原因,主要是由於電子並不是一直都在釋放能量,而是不能達到整份釋放時,就會一直保持運行的軌道。
電子與原子核的這種關係不管是行星模型還是電子云模型,其受得相互作用力性質是一樣的,只不過在量子理論中,電子在自己能級的軌道上下左右的位置和動量具有不確定性,所以呈現出電子云狀態而已。
在極端的溫度和壓力下,電子會脫離原子核成為自由電子,原子核會發生融合,這就是核聚變;壓力極高,比如中子星,電子被壓進了原子核,與質子中和為中子,整個星球就變成一個由中子組成的大原子核。
關於原子核與電子運行的關係還處於深化研究中,所以現在的一些理論並不能完全說清楚,時空通訊的解釋自己也不甚滿意,只是盡力想說的清楚些。要更清晰明白還需等待今後科學界有新的研究發現,自己學習後再來與大家分享。
就是這樣,歡迎討論。
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