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为什么原子和旋转电子的图像没有显示在电子显微镜的图像?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2020-06-09 07:45:39

因为1:电子不会“旋转”,2:即使旋转,它们也会移动得太快而无法被捕获。

第二个更容易理解。如果你要测量电子与原子结合时的运动,你会得到刚好超过2000千米/秒的结果。原子很小。而电子显微镜根本没有那么快。我们说的是要几秒钟才能拍出清晰的照片,具体时间取决于显微镜的具体型号。电子将有时间在它需要的时间内完成几十亿几十亿的轨道。(这不是“曝光时间”;电子显微镜根本不是这样工作的。你得到的是一系列的测量值,然后你用电脑计算出一幅图像。它是否算是一张“照片”还有待商榷;它完全不同于你直接在胶片上捕捉光线的照片。)

出于第一个原因,欢迎来到量子力学的奇妙世界。电子实际上不是一个围绕原子核旋转的小球。这是一件非常非常奇怪的事情。

一种描述它的方法是原子核周围的驻波。是这样的:

为什么原子和旋转电子的图像没有显示在电子显微镜的图像?

你必须在3D中想象这个,这很难做到,但是这个2D图像告诉你发生了什么。(对于迂腐的人来说,是的,这是一种激发态,这样更容易理解。)电子与其说是“绕轨道运行”,不如说是“处于一种能在原子核周围容纳大量波的状态”。

在你测量它之前,它并不是在一个确定的位置。在你测量它之前,它实际上不是一个粒子。

是的,你没看错。(关于这个问题一直存在争议,但Aspect等人在20世纪80年代早期进行的实验似乎已经确定了这一点。)电子被“涂抹”在原子核周围,实际上你所拥有的只是在某个地方找到它的可能性。

如果这听起来很奇怪,那是因为它确实很奇怪。我们的日常语言和经验不包含这类物体或对它们的感性描述。它是一个波,直到你测量它;然后它是一个粒子,然后它又变成了波。在我理解和接受它之前,我花了三年的时间在大学里阅读它背后的理论,并重新创造了关键的实验,所以它对任何人来说都不应该是自然而然的。
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