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人们曾经认为 ， 电子围绕原子核旋转的方式与行星围绕太阳旋转的方式相同......
一个原子最好被认为是一个被嗡嗡作响的电子包围的紧密、致密的原子核 。 这张图立刻引出了一个问题：
电子如何在不减速的情况下继续围绕原子核旋转？
这个问题在 20 世纪初引起了人们的注意 ， 寻找答案最终导致了量子力学的诞生 。
20世纪初 ， 经过无数次实验 ， 物理学家才刚刚开始拼凑出原子的全貌 。 他们意识到每个原子都有一个致密、重、带正电的原子核 ， 周围环绕着一团带负电的微小电子 。 考虑到这张大图 ， 他们的下一步是创建一个更详细的模型 。
在这个模型的最早版本中 ， 科学家们从太阳系中汲取灵感 ， 太阳系有一个致密的核心（太阳） ， 周围环绕着由较小粒子（行星）组成的
【电子从哪里获得能量围绕原子核旋转？】“云”
。 但是这个模型隐藏了两个重大问题 。
首先 ， 加速的带电粒子会发射电磁辐射 。 而且由于电子是带电粒子 ， 它们在轨道上加速 ， 它们必须发射辐射 。 这种辐射会导致电子失去能量并迅速盘旋成螺旋形并与原子核碰撞 。 在 1900 年代初期 ， 物理学家计算出这样的内部螺旋将需要不到万亿分之一秒 。 但显然原子的寿命超过一皮秒 。
第二个问题与辐射的本质有关 。 科学家们知道 ， 某些东西正在以非常离散的特定频率发射到原子中 。 一个轨道电子 ， 如果它遵循太阳系的这个模型 ， 就会发射各种波长 ， 这与观察结果相反 。
量子修复
丹麦著名物理学家尼尔斯·玻尔是第一个提出解决这个问题的人 。 1913 年 ， 他提出原子中的电子不可能有任何他们想要的轨道 。 相反 ， 它们必须被锁定在距原子核非常特定距离的轨道上 。 此外 ， 他建议电子可以行进并且不能接近原子核的最小距离 。
他不只是从帽子里拿出这些想法 。 十多年前 ， 德国物理学家马克斯·普朗克（Max Planck）提出辐射的发射可以“量化” ， 这意味着一个物体只能以离散的块吸收或发射辐射 ， 而没有它需要的任何价值 。 但是这些离散块中最小的尺寸是一个常数 ， 被称为普朗克常数 。 在此之前 ， 科学家们认为这样的辐射是连续的 ， 即粒子可以以任何频率发射 。
普朗克常数与做圆周运动的物体的角动量或动量具有相同的单位 。 所以玻尔将这个想法应用于围绕原子核旋转的电子 ， 指出电子的最小可能轨道将等于恰好一个普朗克常数的角动量 。 更高的轨道可以是普朗克常数的两倍、三倍或任何其他整数倍 ， 但绝不是它的一小部分（即 ， 不是 1.3 或 2.6 等） 。
需要量子力学的全面发展才能理解为什么电子具有如此小的轨道和明确定义的更高轨道 。 与所有物质粒子一样 ， 电子既表现为粒子又表现为波 。 虽然我们可以将电子视为围绕原子核运行的小行星 ， 但我们也可以很容易地将其想象为围绕原子核运行的波 。
电子无法接近原子核 ， 因为它的量子力学性质不允许它占用更少的空间 。
添加能量
但是有一种完全不同的方法来研究这种情况 ， 它根本不依赖于量子力学 。
看看所有涉及的能量 。 围绕原子核运行的电子被电子吸引到原子核上 。 但是电子也有动能 ， 可以使电子飞行 。
对于稳定的原子 ， 这两种状态处于平衡状态 。 事实上 ， 轨道上电子的总能量是其动能和势能的组合 ， 是负的 。 这意味着如果要去除电子 ， 则需要向原子添加能量 。 围绕太阳运行的行星也是如此 。 要将行星从太阳系中移除 ， 您需要向系统添加能量 。
看待这种情况的一种方法是想象一个电子“落”入原子核 ， 被其相反的电荷吸引 。 但由于量子力学的规则 ， 它永远无法到达核心 。 所以它被卡住了 ， 永远在它的轨道上旋转 。 但这种情况是物理学允许的 ， 因为系统的总能量是负的 ， 这意味着它是稳定的并结合在一起形成了一个长寿的原子 。
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