為什麼原子是乙個十分穩定的結構?

時間 2021-06-20 02:53:59

1樓:

樓主提到的原子穩定性問題,應該就是歷史上關於原子行星模型穩定性的爭論。盧瑟福提出原子行星模型後,認為電子圍繞原子核旋轉。按照經典物理的看法,電子在做非勻速直線運動時,就會放出電磁波。

如果電子圍繞原子核旋轉,就會不斷放出電磁波。電磁波是有能量的,電子放出電磁波,其自身的能量就會不斷損失,旋轉半徑就會越來越小,原子就不可能穩定。

這個問題最終由玻爾解決了,玻爾提出了原子軌道能級的概念,他認為核外電子的能量不是連續可變的,而只能處在一些分立的狀態。玻爾給出,第n個能級的電子能量En∝-1/n^2。只有當電子在不同能級間躍遷時,才會放出或吸收光子,否則就不會輻射或吸收電磁波(光子)。

巨集觀情況下,能級間隔很小,幾乎感受不到階躍性,彷彿能量可以連續變化,但當n很小時,這種階躍性就會有明顯的體現,這就是量子效應。正是這種分立的能級的存在,使得電子存在乙個能量最低的狀態,即n=1,此時原子可以保持穩定。

起初科學家們認為盧瑟福提出的原子行星模型無法穩定,因為他們是在經典物理的架構下分析問題,而無數的事實已經證明,經典物理是不正確的,只是巨集觀、低速情況下的近似規律。高速狀態下,經典物理不再適用,會出現明顯的相對論效應;微觀狀態下,經典物理也不適用,會出現量子效應;高速+微觀,是量子場論的研究領域。經典物理不能處理微觀問題,所以得到原子無法穩定的推論也是錯誤的。

雖然盧瑟福提出的原子行星模型描述原子也不完全準確,但這並不影響玻爾的理論對原子穩定性問題的解釋。

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