為什麼電子在定態軌道上運動不輻射電磁波?

01-16

玻爾理論里的我很困惑請大神解答電子在做變速運動啊

再往後面翻兩頁...

這是一個很好的問題。

量子力學裡面認為氫原子有一些定態，在定態時不向外輻射光子，那是因為量子力學只考慮原子核產生的靜電場，沒有考慮輻射場以及輻射場的量子漲落。要完全自洽的解釋基態的穩定性，必需要引入輻射場的量子化。在電子云里的電子時時刻刻在做加速運動，所以是應該向外輻射，只是基態的電子沒有向無窮遠處輻射光子，而是在和輻射場互相作用，交換虛光子。

「定」態的意思就是它除了積累動力學相位以外並不會演化，何來運動一說？

怎麼不輻射電磁波了？

從高能級跑到低能級的時候輻射的不是電磁波是什麼？

至於基態的話，因為它能量最低，要輻射電磁波的話，必須找一個能量更低的態。

按照經典理論，讓電子統統掉進原子核力面，最後變成一大堆中子就穩定了。

然而並不，經典理論沒有考慮原子核內部的相互作用。

實際上中子才是不穩定的，中子的能量比氫原子還大，因此不是氫原子變成中子，而是中子變成質子、電子和中微子。

中子還不會變成氫原子，因為中子衰變的能量太大足以讓電子擺脫質子的束縛。

所以不是不想輻射電磁波，是因為實在找不到能量更低的態了。

其實這麼說並不準確。

量子理論下，核外電子也會由於耦合量子化電磁場而自發輻射光子。說它不輻射電磁波只是沒有考慮電子和「動態」電磁場的耦合—但如果不考慮這個耦合，做圓周運動的經典電子也不會輻射電磁波。由此可見，玻爾模型和韌致輻射的經典電子其實沒有可比性，拿前者替代後者是一個「歷史錯誤」。

真正的原因其實是這兩點：

1. 庫倫勢場中電子能級存在基態，所以就算輻射也有個限度，不會真的落進原子核。然而這並不是量子理論的必然結果：大部分勢場都沒有這個性質。

2. 泡利不相容原理，所以多電子原子存在基態。

留坑慢慢寫。

先說經典韌致輻射， Liénard–Wiechert potential用來計算非相對論性點電荷在有加速度的狀態下釋放的電磁波。設電荷位置矢量為 $vec{mkern1mu r$ ，速度矢量為 $vec{mkern1mu v}$ ，場點位置矢量 $vec{mkern1mu r}$ ，電荷在t時刻到檢測位置的矢量為 $vec{mkern1mu R}(t)=vec{mkern1mu r}-vec{mkern1mu r$ ，記方位矢量 $vec{mkern1mu e}=frac{vec{mkern1mu R}}{R}$ ， $vec{mkern1mu u}=cvec{mkern1mu e}-vec{mkern1mu v}$ 描述的是發射到接收的推遲，電荷帶電量為q，加速度 $vec{mkern1mu a}=frac{dvec{mkern1mu v}}{dt}$ ，那麼產生的電磁波為

$vec{mkern1mu E}(vec{mkern1mu r},t)=frac{q}{4pi epsilon_{0} } frac{R}{vec{(mkern1mu u} vec{mkern1mu R})^{3} } [(c^{2}- v^{2})vec{mkern1mu u}+vec{mkern1mu u} imes (vec{mkern1mu R} imes vec{mkern1mu a})]$

$vec{mkern1mu B}(vec{mkern1mu r},t)=frac{1}{c} vec{mkern1mu e} imes vec{mkern1mu E}(vec{mkern1mu r},t)$

你把電子不要看成粒子，看成波就行了，可以認為粒子是場激發出來的，事實上從來沒有人觀測到電子。

題主的描述屬於典型的經典力學觀點。原子尺度下量子效應已經不可忽略了，經典力學不適用。

開一個腦洞，可以認為電子在基態也會發射光子，但由於離原子核較近，光子一經發射立刻被原子核吸收，同時原子核也會發射光子被電子吸收，發射吸收光子的過程中電子和原子核的動量不斷改變，所以永遠也不會撞到一起。純屬臆測，正確與否概不負責，可恥的匿了。

我覺著拋棄傳統軌道的概念就很好理解了

這不是波爾假設的定態嗎？現在只是用逆推法，如果不假設這個定態，波爾理論就不成立，而現在能驗證波爾理論，因此逆推得出定態存在，但是無法驗證題主的問題，就找了個理由說電子不能在經典力學中看成質子哈哈哈