电子为什么绕着原子核转动(为何电子既不会逃逸出去)

世间万物都是由原子构成,而原子又是由原子核以及电子组成,而所有原子的内部都不是一个静止的世界,与之相反,每时每刻,电子都在围绕着原子核高速运行。当我们知道这些知识以后,不免会有些好奇,在原子的内部,电子为何会围绕原子核运行?而且既不会逃逸,也不会掉进原子核?今天我们就来讲一下。


电子为什么绕着原子核转动(为何电子既不会逃逸出去)(1)

由于电子本身具有动量(电子的动量是“天生”的,通常可以认为这来自于“宇宙大爆炸”的原动力),它会一直的运动,而原子核带正电,电子却带负电,它们之间存在着互相吸引的电磁力,这种力将电子牢牢地束缚在原子内的空间里,于是电子就只有围绕着原子核运行了。

其实当电子围绕原子核运行时,如果电子获得了足够的能量,它就可以从原子里逃逸出去,简单地讲就是,电子之所以不会从原子里逃逸出去,只是因为它自身的能量还不够。


电子为什么绕着原子核转动(为何电子既不会逃逸出去)(2)

真正的问题是,既然原子核可以通过强大的电磁力吸引电子,那么当电子自身的能量很低时,为什么没有掉进原子核里呢?

根据能量守恒定律,对同一个系统而言,某种能量的升高必然伴随着另外能量的降低,因此我们可以得出,一个系统所拥有的能量越低,就越趋于稳定。

如果你仔细观察身边的事物,你就会发现一个很普遍的规律,在自然的状态下,世间万物总是会自发地趋向于稳定的状态,因此也可以说,世间万物都会自发地趋向于能量最低的状态,这被称为“能量最低原理”。


电子为什么绕着原子核转动(为何电子既不会逃逸出去)(3)

同样的,在原子的内部,也是按照着这个规律来运行,我们可以理解为,在自然状态下,当电子围绕原子核运行时,它总是会自发地趋向于能量最低的轨道。

通常来讲,我们会认为电子能量最低的轨道就是原子核里,但实际上却不是这样,这是为什么呢?

其实电子是可以掉进原子核里的,当这样的情况发生时,电子会与原子核内的质子结合成中子,同时还会释放出一个中微子。这种现象被称为“电子俘获”,实验表明,通常情况下,必须要有额外的能量输入,电子俘获才可以发生。


电子为什么绕着原子核转动(为何电子既不会逃逸出去)(4)

究其原因,是因为电子和质子的质量之和是小于中子的质量的,这就意味着,要想让电子和质子形成中子,就必须得把这部分质量给补上才行。我们都知道质量和能量是可以互相转换的,也就是说,只有在输入足够的能量情况下,电子才可以和原子核里的质子结合,否则的话,即使电子运行到原子核的表面,也休想进入到原子核里。

正是因为上述原因,才造成了电子能量最低的轨道不在原子核内,根据“能量最低原理”,正常情况下,电子也就不会自发地掉进原子核了。


电子为什么绕着原子核转动(为何电子既不会逃逸出去)(5)

简单总结一下:在原子的内部,如果它的电子没有获得足够的能量,那么它的电子就会一直保持在“既不会逃逸出去,也不会掉进原子核”的稳定状态。


好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见`

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