「原子核」一个瓶子中装满电子会怎么样?它会有多大能量?
电子是人类发现的第一个基本粒子 , 它带有负电荷 , 电量为1.602176634×10^-19库仑 , 质量为9.10956×10^-31kg , 在经典的原子模型中电子围绕着原子核旋转 , 但量子论发展后电子的行为有些扑朔迷离 , 而且根据量子论 , 瓶子根本没法装满电子 , 而且瓶子也装不住电子 , 这是为何?
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发现电子
电子是英国物理学家汤姆逊在1897重复赫兹的实验时发现的 , 但当时汤姆逊并没有意识到这就是电子 , 汤姆逊在1899年做光电效应实验与热离子发射实验时才确认 , 之后汤姆逊根据其发现的电子设想了一个葡萄干补丁的原子模型 , 当然我们知道这个模型是错的 。
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原子模型
1909年卢瑟福在指导学生做α粒子散射时发现了原子核 , 并且根据α粒子散射的角度计算出原子核是一个极小但密度极大的存在 , 因此卢瑟福修正了汤姆逊的葡萄干补丁模型 , 祭出了卢瑟福的经典原子模型性 , 但很可惜也是错的 。
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因为原子是中性的 , 所以原子核必定带正电荷与电子中和 , 因此绕着正电荷旋转的电子将会瞬间落入原子核 , 原子崩溃 , 所以卢瑟福的原子模型不会存在超过一秒 。但卢瑟福的学生玻尔认为这个模型是正确的 , 只是必须引入一个普朗克的量子化概念 , 电子有自己的轨道 。它的能量辐射和吸收都是量子化的 , 当然大获成功 , 不过要了解电子的特性的话我们还必须了解下以下几位大神的研究 。
电子的各种特性
泡利给玻尔原子模型中的电子规定了泡利不相容原理 , 因为电子之间存在费米子不能处于同一基态的原因 , 所以它们才会在自己的轨道上在原子中运动(泡利不相容不属于四大作用力 , 仅仅是电子不能处在同一状态的简并力)
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费米子不相容
德布罗意发现电子根据电子的能量以及普朗克的E=HV公式推导出电子还是个波 , 电子在前进时的波速高于光速 , 德布罗意将其称为相波 。
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波恩为薛定谔的波动方程中的电子分布机率ψ是一个概率 , 并不是一个空间分布函数 , ψ 的平方代表了电子在某个地点出现的“概率” 。
海森堡则发现了不确定性原理 , 简单的说电子的动量和位置是不可能同时获知的 。
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以上就是对电子的理解 , 也许科学界都没想到 , 一颗小小的电子居然困扰了科学及几十年的时间 , 而且奥最后还争得面红耳赤 , 尽管最后确定下来了电子的波粒二象性 , 但关于它的一些特性 , 即使在将近100年后的今天仍然争论不休 。
能将电子装在玻璃瓶里吗?
其实将电子装进玻璃瓶并不难 , 每个再真空的瓶子里都会有几个原子 , 因为地球上的真空设备制造不出绝对真空的空间 , 所以电子就会随着原子在瓶子里游荡 。或者用德国物理学家F.布朗发明的应急射线管 , 在瓶子外加上磁场 , 用阴极射线管轰击玻璃瓶即可 , 假设它不与内壁产生轰击衍射等物理效应 , 那么电子就会在内部堆积起来 。
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