氫原子能量為什麼是負的?

時間 2021-05-29 23:33:26

1樓:左筆一支

對於任意算符 和實引數 ,顯然有 ,就是說哈密頓量加減乙個常數不會改變其和某個算符的關係。

又設 ,其中 、 是本徵值和本徵函式,顯然有 。於是 的波函式也是 的波函式。只是各態的本徵值(能量)加了常數 。

由此可以看出將基態能量設成0(相當於給哈密頓量加乙個實常數)(於是氫原子各態能量變成非負)也不影響氫原子模型的一系列結論。

2樓:言和chan

為什麼那麼多人說可以是正的?憑什麼核-電子互能不選取無窮遠處為0?

無窮遠處電子不受核的電磁相互作用,所以定位勢能零點啊。把乙個電子和乙個質子分開測出的質量,是比基態氫原子質量大的啊!

3樓:LEIIEL

題主的問題不夠全面吧。應該是在束縛態下,氫原子的能量為負,如果氫原子能量為正的話,氫原子將變為自由態。你可以再去找到當時的文章看一下。

為什麼氫原子束縛態能量為負,我覺得是因為在一般情況下考慮勢阱的能量是負的,比如乙個δ勢阱,如果強行將勢阱的最低能量大於0,那束縛態的能量也是可以大於0的。

4樓:

要理解這個問題首先要知道束縛態和散射態的概念。

束縛態是指定態能量小於所有無窮遠處勢能的態,散射態是定態能量大於某一無窮遠處勢能的態。

一般的勢,包括氫原子的靜電勢,在無窮遠處為0,因此一般來說,定態能量大於0,為散射態;定態能量小於0,為束縛態。一些特殊的勢,無窮遠處發散,比如諧振子在無窮遠處勢能為+∞,只有束縛態。其實題主問的已經預設是氫原子的束縛態了,因為這個更為人所知。

氫原子能級是用靜電勢算的,靜電Coulomb勢在無窮遠處為0,因此束縛態能量必然是負數。想調整氫原子能量為正,就必須在Coulomb定律中加上乙個正常數項,讓它在無窮遠處大於0,這顯得很不自然。

但其實本來的靜電場Coulomb定律是允許電子有能量為正的散射態的,只不過沒有啥重要結論罷了。這種散射就像行星運動中的雙曲線軌道一樣,詳情可以看看高中競賽或自招裡對行星的三種圓錐曲線軌道的講解。所以其實不調整能量零點,不改寫Coulomb定律,氫原子能量也可能是正的,只不過應該不是題主想問的束縛態了吧。

5樓:別世富

由軌道絕對動能與相對勢能相加而得到定態的值——所謂軌道定態(機械)能,是對波爾錯誤解讀的盲目繼承,本質是公轉動能;對於電子而言,所謂負的軌道定態能的本質是相應軌道的電離(補償)能——大小等於軌道公轉動能。可把負理解為需補償,僅有數學邏輯意義,沒有物理意義

引力勢能質疑解惑

6樓:夏天的知了

覺得是釣魚貼。。首先說的是氫原子能量,不是能級能量,傻子都知道粒子能量是正的,不管有沒有速度,提問都不對。。肯定一大堆人習慣性認為問的是能級,就算是能級,這需要回答?

高中學過的。。

7樓:GorgeousShar

能量為負??

怕不是能級與能量搞混了,能級躍遷的原理是吸收或放出。

能量確實具有相對性,但國際或者正常人統一將基準設為0而不是1或者R 遵循能量座標變換。

8樓:八祭貓又

本身就是個勢阱或者說-13.6是乙個類似於勢能項,是因為選取無窮遠處0勢能點才計算的數值,本身你把它設定成0沒什麼毛病但是算起來麻煩啊沒這必要啊……

9樓:Yiming Pan

能量從物理上看具有絕對非負性的,也就是絕對負能量目前是沒有定義的(不同於「負溫度」的概念)。在一般性的物理過程中,我們關心的是能量的轉移,也就是相對的能量(或動量)的變化量,絕對能量值並不值得關心。由於相對能量才是物理過程中值得注意的,所有我們可以定義相對的「負能量」的概念啦。

具體到氫原子為例,我們把自由的電子靜止的狀態的能量作為零點參考值,因此相對地,束縛電子的能量低於自由電子,所以為負值,比如-13.6eV。而這個能量並不是真正束縛電子的能量,它表示束縛電子被電離出去(光電效應),所需要克服的最小能量值。

簡單總結一下,電子的能量絕對值是非負的,但一般的物理現象中相對能量才有意義。在量子力學中,我們會習慣地把束縛態定義為相對能量為負,而擴充套件態定義相對能量為正。但在具體問題需要具體分析,並不絕對。

10樓:

要我說因為質量是正的你會不會打我。。。。。

然而事實就是如此嘛,我們先選了質量為正,所以動能就是正的(物理學中「質量」是什麼?為什麼光沒有質量? - 知乎),靜能是常數 ,也是正的,自旋的能量跟動能一樣,也是正的,所以自由粒子的能量是確定的正數。

回到你的問題,首先,氫原子能量是正的,請不要無視了它的靜能。應該說氫原子中電子的軌道能是負的(包含了相互作用電能與電子動能)。兩個粒子之間沒有相互作用你能說它們的相互作用能為非零嗎?

自然不可能嘛,那沒有相互作用(無窮遠)的時候那這個能量不就是0咯。因為兩個粒子相互吸引,由遠到近的過程自然動能越來越大。而總能量又是守恆的,靜能量不變,相互作用能當然是負的。

所以說你讓世界上所有的質量都反號,氫原子能量就變正了當然,你完全可以給系統加上的亂七八糟的常數能量,但是為什麼要破壞這麼完美的對稱性呢???!

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