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第2章 星星点点(第4页)

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这意味着两个壳层之间的电子不存在中间能量值。

因此,当电子吸收一个光子并跃迁到更高的壳层时,它不会通过中间的“真空地带”

它显然是瞬间从内壳层跳到外壳层的,这就是所谓的“量子跃迁”

我并不是说电子在壳层之间瞬间移动……但看起来就是这样。

量子跃迁是指电子从一个壳层消失,出现在下一个壳层,并在这个过程中吸收一个光子(如果获得能量)或释放一个光子(如果失去能量)。

具有讽刺意味的是,“量子跃迁”

一词在日常生活中往往意味着巨大的变化,但它实际上指的是可能发生的最小改变。

玻尔不确定为什么电子在特定的能量轨道上运行,而且还产生量子跃迁。

但这解释了他想要的东西,所以他把一堆想法混杂在一起,决定不要想太多。

从本质上讲,玻尔利用现有的物理概念做了一幅拼贴画,就像一个孩子从父母的日用织品柜偷布料,然后把它们粘在一起,形成了真实但丑陋的画面。

而且,由于没有人能做得更好,所以所有人都接受了,并把它贴在自己的冰箱上。

玻尔这样回答

无论如何,量子跃迁的确解释了一些非常重要的事情。

质子对其电子有吸引力,在我们前面看到的光电效应中,电子必须克服这种吸引力。

我们把粒子的这种相互吸引的属性称为“电荷”

,它有两种不同的形式,分别是正电荷(质子)和负电荷(电子)。

带相同电荷的粒子相互排斥,就像磁铁的同名磁极一样;而带相反电荷的粒子相互吸引。

从本杰明·富兰克林和他的风筝-雷电实验开始,人们就知道了电荷(顺便说一句,这是个真实的实验,而不是什么都市传说)。

[5]电荷究竟是什么,现在这个问题变得很复杂(我们将在第12章弄清楚)。

但无论你知不知道是什么导致了电荷的复杂性,它都提出了一个很好的问题:如果电子携带的电荷与质子的相反并且吸引质子,那么为什么电子不会螺旋式地飞向原子核使原子萎缩?为什么原子不会灭亡?

玻尔的回答是,那将违背能量量子化的原理。

靠近原子核的、最低壳层的电子,处于能量阶梯的最底层,它吸收任何能量值都不可能向内偏移。

一旦电子处于最低壳层,失去能量的唯一方法就是彻底摆脱能量阶梯,简单地说就是湮灭。

电子可能拼命地想要往原子核移动,但能量量子化的原理比电荷吸引法则更深层、更本质。

电子之王

量子论刚开始在欧洲萌芽的那段时间,粒子物理领域无可争议的领袖是英国物理学家J.J.汤姆孙—他不仅指出电子带负电荷,还最早发现了电子。

今天,汤姆孙的骨灰被埋在艾萨克·牛顿旁边。

在剑桥大学,物理系位于J.J.汤姆孙大道。

哦,他还被授以爵位。

他也获得了诺贝尔奖。

他的六个学生也是如此。

但,是他发明了量子长裤吗?

发现电子及其性质是汤姆孙的至高荣耀。

他利用电弧的偏转证明了电子的存在,并测量了电弧的重量。

因为电有质量,所以它一定是由同样具有质量的粒子构成的。

汤姆孙于1897年4月30日宣布这一发现。

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