有關原子核和電子的問題

Question

請問為甚麼電子不會因為原子核的引力而越來越接近原子核及跟原子核撞在一起?

電子大約只有中子或質子質量的1/1840
為甚麼不會被原子核吸引
撞向原子核?

Answer 1

這個問題不可以單從經典物理學(Classical Physics)可以解釋, (因此physics8801 的回答申明是"In classical theory", 因為要解釋必須要引用量子物理學).

以向心力=吸力的原子模型被稱為盧瑟福模型(Rutherford model), 這個模型假設帶負電荷的電子像行星圍繞太陽運轉一樣圍繞帶正電荷的原子核運轉。在這個過程中庫侖力與離心力必須平衡。但是這個模型有兩個問題無法解決。

首先按照經典電磁學這個模型不穩定。按照電磁學電子不斷地在它的運轉過程中被加速，同時應該通過放無線電磁波喪失其能量，這樣它很快就會墜入原子核。

其次從實驗得出原子的發射光譜是由一系列離散的發射線組成, 但按照經典理論原子的發射譜應該是連續的。

因為經典物理學不能解釋這些現象, 後來發展出量子物理學及量子力學 (要了解更多, 看http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E9%87%8F%E5%AD%90%E8%AE%BA&variant=zh-hk#.E5.8E.9F.E5.AD.90.E7.BB.93.E6.9E.84)

根據量子力學, 原子中的電子並不像行星一樣可在任意經典力學的軌道上運轉，而是有特定的軌道, 如氫原子軌道的作用量fpdq必須為h的整數倍（角動量量子化），即fpdq＝nh，n稱之為量子數。 這規則說明電子只能在特定的軌道上運轉, 而軌道也有"最小"的軌道, 因此電子只能在特定的軌道間跳躍, 而不能跌進原子核。

Ref:
http://www.newscientist.com/backpage.ns?id=mg18624932.700

Answer 2

１．就是因為電子是動的，且速度十分高，(v)
２．加上原子核對電子的吸力，(F)
３．使電子在一定路軌跡運行，(r)

引用的物理方程式：向心力＝質量＊速度的平方／軌跡半徑（你遲早會教）

而不被吸往原子核．

Answer 3

應該係因為電子同原子核距離太遠
我睇書講過,如果原子係一個大型足球場,咁原子核就只係其中既一個高爾夫球
而電子就圍住個足球場轉,距離咁遠,吸引力大極有限啦
所以,我地摩擦物件時,好容易有靜電(電子脫離原子核),就係咁解啦
所以兩者的吸引力,只夠維持電子在原子核一定範圍下公轉

Answer 4

In classical theory, electrons are circulating the nuclues just like the earth revolves round the sun. The electrostatic attraction from the positivey charged nucleus just provides the necessary centripetal force, and hence the orbiting electrons do not fly away or be pulled toward the nucleus.