世間萬物都是由原子構成,而原子又是由原子核以及電子組成,而所有原子的內部都不是一個靜止的世界,與之相反,每時每刻,電子都在圍繞著原子核高速運行。當我們知道這些知識以后,不免會有些好奇,在原子的內部,電子為何會圍繞原子核運行?而且既不會逃逸,也不會掉進原子核?今天我們就來講一下。
由于電子本身具有動量(電子的動量是“天生”的,通常可以認為這來自于“宇宙大爆炸”的原動力),它會一直的運動,而原子核帶正電,電子卻帶負電,它們之間存在著互相吸引的電磁力,這種力將電子牢牢地束縛在原子內的空間里,于是電子就只有圍繞著原子核運行了。
其實當電子圍繞原子核運行時,如果電子獲得了足夠的能量,它就可以從原子里逃逸出去,簡單地講就是,電子之所以不會從原子里逃逸出去,只是因為它自身的能量還不夠。
真正的問題是,既然原子核可以通過強大的電磁力吸引電子,那么當電子自身的能量很低時,為什么沒有掉進原子核里呢?
根據能量守恒定律,對同一個系統而言,某種能量的升高必然伴隨著另外能量的降低,因此我們可以得出,一個系統所擁有的能量越低,就越趨于穩定。
如果你仔細觀察身邊的事物,你就會發現一個很普遍的規律,在自然的狀態下,世間萬物總是會自發地趨向于穩定的狀態,因此也可以說,世間萬物都會自發地趨向于能量最低的狀態,這被稱為“能量最低原理”。
同樣的,在原子的內部,也是按照著這個規律來運行,我們可以理解為,在自然狀態下,當電子圍繞原子核運行時,它總是會自發地趨向于能量最低的軌道。
通常來講,我們會認為電子能量最低的軌道就是原子核里,但實際上卻不是這樣,這是為什么呢?
其實電子是可以掉進原子核里的,當這樣的情況發生時,電子會與原子核內的質子結合成中子,同時還會釋放出一個中微子。這種現象被稱為“電子俘獲”,實驗表明,通常情況下,必須要有額外的能量輸入,電子俘獲才可以發生。
究其原因,是因為電子和質子的質量之和是小于中子的質量的,這就意味著,要想讓電子和質子形成中子,就必須得把這部分質量給補上才行。我們都知道質量和能量是可以互相轉換的,也就是說,只有在輸入足夠的能量情況下,電子才可以和原子核里的質子結合,否則的話,即使電子運行到原子核的表面,也休想進入到原子核里。
正是因為上述原因,才造成了電子能量最低的軌道不在原子核內,根據“能量最低原理”,正常情況下,電子也就不會自發地掉進原子核了。
簡單總結一下:在原子的內部,如果它的電子沒有獲得足夠的能量,那么它的電子就會一直保持在“既不會逃逸出去,也不會掉進原子核”的穩定狀態。
好了,今天我們就先講到這里,歡迎大家關注我們,我們下次再見`
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