再论物理学电子云的内涵
胡 良
深圳市宏源清实业有限公司
摘要:基本粒子具有波粒二象性,宏观物体也具有波粒二象性。但是,基本粒子的波粒二象性比宏观物体的波粒二象性更明显。
电子围绕原子核运行可表达为电子云;通过类比,月亮围绕地球运行也应该可表达为月亮云。
关键词:电子云,波粒二象性,激发电子,量子亏损理论,量子场论
作者:总工,高工,硕士
Electronic cloud content in physics
The energy constant (Hu) is the smallest energy unit,Hu = h * C=Vp*C^(3), which reflects the intrinsic relationship between the vacuum speed of light (C) and Planck's constant (h).
Keywords:Electron cloud, wave-particle duality, excited electron, quantum loss theory, quantum field theory
1电子云的内涵
电子是基本粒子,在原子内很小的空间内运动,核外电子的运动速度很快,只能采用统计的方法进行表达,即通过电子云来描述电子在原子核外空间在某处出现的概率大小。
具体来说,电子云体现了采用统计方法对核外电子空间分布的描绘;在单位体积内,电子出现概率大小,也体现了电子的波粒二象性。
在量子力学中,用一个波函数Ψ(x,y,z)来表征电子的运动状态,其模的平方|Ψ|²值表示在单位体积内,电子在核外空间某处出现的概率。电子云在空间的分布,包括径向分布及角度分布。
径向分布体现了电子出现的概率大小与离开原子核远近的联系,距离原子核近的地方,电子运动到达这里的概率大一些。角度分布体现了电子出现的概率与角度的联系。
电子在某处出现的概率可表达电子的运动规律,电子是客观真实存在的,它围绕原子核高速运转;但是,轨道不一定是圆周及在一个平面上;而电子具有质量及速度。这就是电子云内涵,
2通过量子力学及量子三维常数的解读电子云
根据量子力学理论,核外电子具有波粒二象性;同时,依据不确定性原理,用统计方法来判断电子在核外空间某区域里出现的概率。
根据量子三维常数理论(能量常数理论),电子在原子核外(很小的空间内)作高速运动,其运动规律应与宏观跟物体一样;但是,由于电子运动速度太快,其相位很难测量(体现为物理学的隐变量);因此,实践中,只能够统计电子在一定时间内在核外空间各处出现的概率;用某个点附近密度表示电子在该点出现的概率。
例如,月亮围绕地球运行也可表达为月亮云。这意味着,月亮云照片是月亮在很长的时间内及每隔一段时间连续曝光而得到;月亮云是将月亮运动到的不同位置的统计数量叠加起来。
可见,宏观上存在的月亮云与微观上存在的电子云是一样的逻辑;从理论上来讲,基本粒子具有波粒二象性,宏观物体也具有波粒二象性。基本粒子的波粒二象性比宏观物体的波粒二象性更明显。
例如,航空器与球的关系。
第一类相互联系,航空器围绕地球运行,体现为一级万有引力。
第二类相互联系,航空器及地球共同围绕太阳运行,体现为二级万有引力。
第三类相互联系,航空器及太阳系共同围绕银河系中心运行,而地球围绕太阳运行,体现为三级万有引力。
而,从第一级万有引力到第三级万有引力,万有引力的大小指数级下降。
3量子亏损理论的逻辑
当原子(或分子)中的一个电子被激发到主量子数较高轨道;则其对于磁场(或碰撞)等外界因素较敏感,极容易与辐射产生作用。而,当电子向原子核靠近时,可随机释放出各种频率的光。
具体来说,当原子(或分子)中有一个外层电子处于很高的激发态,则该激发的电子相应的运动轨道就会远离当原子(或分子),或者说,远离原子(或分子)的原子核及剩下的电子;此时,可激发态的外层电子与原子之间的作用,视作为外层电子与点电荷之间的作用。
当激发态原子可被视为一个离子及一个激发电子的体系时,就能够分析其激发态能级结构及相关物理过程。
激发电子可能是束缚的,也可能是非束缚的,这将视该激发态处于分立能级,自电离共振或连续能态而定。
对激发电子来说,可分作用域内及作用域外。在作用域内,激发电子与离子组成一个复合体,此时电子与离子相互作用是个多体问题(必须考虑所有电子之间的相互作用)。
在作用域外,激发电子与离子间的相互作用可用库仑势来描述。体现为量子力学中的双体问题(单电子问题)。
离子可有不同的能态,激发电子也有不同的角动量及动能。因此,对于具有一定总动能,总角动量及宇称性的电子-离子体系,将有各种不同的分解模式。这些分解模式也被称为分解通道。
4结论
基本粒子具有波粒二象性,宏观物体也具有波粒二象性。基本粒子的波粒二象性比宏观物体的波粒二象性更明显。
电子围绕原子核运行可表达为电子云;通过类比,月亮围绕地球运行也应该可表达为月亮云。