MBA智库百科,死亡螺旋( 三 )

原子里带负电的电子绕带正电的原子核转，为什么不会能量耗尽被吸进去？
令你惊讶的思想可能就藏在这不起眼的问题中，先从卫星与地球、地球与太阳这类经典物理的例子开始：天体的环绕为什么可以不掉下来（核心词：保守力）卫星（处在高轨位置，比如墓地轨道）绕地球转、地球（或者其他天体）绕太阳转可以一直不掉下去，这是现实的例子，为什么？如上图，它们都有个共同的特点，只受到一种力的作用：引力（当然这是一种近似，应该说是引力的合力，因为太阳及临近的行星也会对其产生引力，只不过相比地球而言小的多）。
它们的做功，只取决于r1,r2，即，取决于开始和结束点的位置。换句话说，引力对环绕者增加或减少了多少动能，只取决于环绕者的开始和结束时所在的位置。如上图，当运行轨道为椭圆时，每绕一圈做功就为0，当运行轨道为标准圆轨道时，r1与r2处处相等，所以做功总是为0 。所以，环绕者（卫星、地球）的动能保持不变，可以一直维持在一个稳定的轨道上。
低轨卫星为什么会掉下来（核心概念：能量损失导致离心力小于引力）具体的过程如上图，通常是诸如空气阻力、自身制动力等，造成环绕者动能、速度降低----导致角速度降低----导致离心力降低----导致引力大于离心力----导致坠落。核心的原因在于有能量损失。------------------------------------------------------------------------------那么，电子绕原子核运行是否与此类似呢？你可能会说，只要电子的绕核运动没有能量损失，它当然不会掉下来，不是吗？你或者又会说，事实摆在那，电子有固定的轨道、能级，它在绕行的过程中不会损失能量。
嗯.......我想告诉你，问题的重点不在这里，电子可能根本就没有这些个烦恼。为什么呢？接着往下看。------------------------------------------------------------------------------序幕：科学家一开始和你有一样的疑问（如上图）在量子力学诞生之前，物理学家们认为粒子的运动都是连续的，具体来说，卢瑟福行星结构的原子模型认为，电子绕原子核旋转的轨道是连续明确的。
按照前面所说的行星模型，只要电子在绕原子核运行过程中不损失能量，就能够解释电子为什么不会掉进原子核这一事实。那么，电子有能量损失吗？（如上图）根据经典电磁理论，因为电子带有电荷，在绕行原子核（变速运动）的过程中会产生韧致辐射（同步辐射光源就是这个原理），向外辐射连续谱的电磁波，迅速的损失能量，从而逐步靠近原子核，并最终落入原子核，计算表明整个持续的时间在30纳秒以内。
这显然是与现实相悖的。那么，只能说明这种经典的行星绕行原子模型是有问题的！玻尔给出了量子化模型，但...........（一阶段答案）犹如希腊神话中的普罗米修斯，普朗克（Max Planck）在1900年将量子力学的火种带给了人类，他提出黑体（对能量只吸收不反射，比如太阳）辐射的能量量子化假说，也就是说黑体的辐射能量是一份份的离散的能量子凑出来的。
如上图，左边是吸收或放出的能量，右边依次是n（主量子数），普朗克常数，能量子的频率，普朗克常数就是一个很小的常数，频率也好理解对吧，这个n,取值1、2、3、4 。。。。。，现在理解了吧，拿这个n正整数去乘这个hv，最后的结果当然是一份一份的了，这就是所谓的能量子。玻尔很快借鉴这一思想给出了新的半经典量子化原子模型。
如上图，他提出了一个“定态”概念，假定电子只能在一些离散的、非连续的轨道上做圆周运动，电子的轨道角动量L也是量子化的，其取值只能为“h拔”的正整数倍。并且这些轨道状态是相对固定的，不会辐射能量。虽然玻尔的理论成功的解释了氢原子光谱的线状结构，但.....对于电子在轨道上为什么不会损失能量没有给出解释，只是人为规定了固定的能级，换句话说：没有理由，它就是不损失能量。