Не нарушает ли модель атома Бора теорию электромагнетизма Максвелла? [дубликат]

Согласно атомной модели Бора, электроны не излучают энергию, когда они вращаются по заданным орбитам. Но, согласно теории электромагнетизма Максвелла, ускоренный заряд производит электромагнитные волны и теряет энергию.

В атомной модели атома Бора электроны находятся в круговом движении, поэтому они существенно ускоряются, поэтому они должны терять энергию по причинам, упомянутым выше, и в конечном итоге коллапсировать в ядро. Но этого не происходит, так разве это не нарушение теории ЭМ?

Редактировать: вопрос связан с консенсусом Бора и Максвелла, а не Резерфорда и Бора.

Ответы (1)

Да. Модель Бора на самом деле вовсе не теория — это просто наблюдение, что вы получаете правильные атомные спектры, если просто предполагаете , что частица может иметь только угловой момент. л знак равно н ℏ и что н знак равно 0 состояние стабильное. Для этого не приводится никаких причин, поэтому, конечно, это противоречит уравнениям Максвелла.

Бор просто пытался найти самые простые предположения, которые соответствовали бы данным. Настоящим объяснением является квантовая механика, которая, конечно же, не совместима с классическим электромагнетизмом. Грубо говоря, в квантовой механике конфигурация электрона на данной орбитали представляет собой стоячую волну. В отличие от классических частиц, стоячие волны имеют самую низкую возможную частоту, которую музыканты называют основной. Когда электрон находится в этом состоянии, он больше не может терять энергию, поэтому он не излучает.

Итак, нарушает ли волновая механика теорию Максвелла? Разве электрон не ускоряется до сих пор?
@ArchismanPanigrahi Вы можете попытаться получить квантовую материю (именно это, я полагаю, вы имеете в виду под волновой механикой) вместе с классическим электромагнитным полем. Это то, что первоначально пробовали исторически, и это прекрасно работает в определенных режимах, но в конечном итоге это не имеет смысла — у вас не может быть разумной теории, если только некоторые вещи квантованы. Правильная теория — это квантовая электродинамика, где электромагнитное поле также является квантовым, а это очень далеко от теории Максвелла.
@ArchismanPanigrahi В любом случае не следует говорить о том, ускоряется ли электрон в квантовой теории, потому что это просто не частица с определенным положением. Электрон в своем основном состоянии находится в стационарном состоянии, аналогичном стоячей волне. Никуда не "едет".
@knzhou Насколько мне известно, модель Бора была предложена в качестве замены модели Резерфорда. И одним из недостатков модели Резерфорда было то, что она не могла объяснить, почему электрон не коллапсирует в ядро, несмотря на то, что излучает энергию. Так почему же модель Бора была принята по сравнению с моделью Резерфорда? PS: Это было одно из лучших объяснений, которые у меня были! Но я просто хотел полностью очистить его, надеюсь, все в порядке ...
@think__tech Это не было принято в качестве объяснения, оно просто лучше соответствовало данным. Тогда никто вообще не знал, как работает атом. Модель Бора является примером «старой квантовой теории», семейства специальных предположений, которые в конечном итоге были объяснены и заменены квантовой механикой в ​​том виде, в каком мы ее знаем.
@Archisman Panigrahi: Это «нарушает» теорию Максвелла точно так же, как теория относительности Эйнштейна нарушает законы гравитации и движения Ньютона. Оба они работают довольно хорошо, если вы не смотрите на вещи, которые слишком малы, слишком массивны или движутся слишком быстро.
То, что это стоячая волна, не означает, что ускорения нет. По-видимому, вы можете определить оператор ускорения в QM. Если этот оператор имеет ненулевое математическое ожидание в основном состоянии электрона, не должны ли мы по-прежнему ожидать излучения? Или этому препятствует закон сохранения энергии и лептонного числа (у электрона нет более низкого энергетического состояния и мы не можем заставить электрон исчезнуть)? Но можно ли использовать этот оператор ускорения для предсказания излучения из возбужденного состояния?
@Alex Я думаю, что излучение сложнее, чем просто смотреть на ⟨ а ^ ⟩ . Однако, в любом случае, ⟨ а ^ ⟩ исчезает в любом стационарном состоянии.
Почему оно исчезает? Ссылка, которую я дал, кажется, предполагает, что оператор а ^ знак равно − ∇ U / м . Возможно, он обращается в нуль в сферически-симметричном состоянии, но я не думаю, что он исчезнет в обычном стационарном состоянии.
@Алекс это потому что ⟨ в ^ ⟩ обращается в нуль для стационарного состояния; вероятность вообще не меняется. Так что его производная тоже исчезает. Иди проверь несколько простых случаев, если не веришь мне!
в ^ знак равно п ^ / м . Вы говорите, что все стационарные состояния имеют нулевой ожидаемый импульс? Это не правда. Может быть, у вас необычное определение «стационарного состояния»? Я всегда сталкивался с тем, что это означает собственное состояние гамильтониана.
@Alex Действительно, это правда. Каждое стационарное (связанное) состояние имеет ровно нулевой ожидаемый импульс. Это включает в себя каждую орбиталь атома водорода. Опять же, пожалуйста, проверьте это, если вы мне не верите, или покажите мне контрпример!
Я думаю, вы путаете три понятия: стационарное, связанное и симметричное. Все они означают разные вещи. Если потенциал симметричен, то собственные энергетические состояния либо четные, либо нечетные, а ожидаемый импульс для четного или нечетного состояния равен нулю. Если потенциал несимметричен, то собственные состояния энергии могут иметь конечный ожидаемый импульс – например, собственное состояние с наименьшей энергией полугармонического осциллятора .
@ Алекс Нет, я знаю основы квантовой механики. Существуют несвязанные стационарные состояния с ненулевым ⟨ п ^ ⟩ , например, простой е я к Икс , но они не имеют отношения к этому вопросу об электронах, связанных с атомами. Связанные стационарные состояния имеют нулевые ⟨ п ^ ⟩ . Кроме того, я никогда не говорил о симметрии, и вдобавок ваш пример неверен. Просто вычислить ⟨ п ^ ⟩ для состояния, о котором вы говорите, и вы увидите, как оно исчезнет.
Хорошо, я думаю, тогда мой вопрос: как вы можете показать, что математическое ожидание импульса равно нулю для любого собственного состояния связанной энергии, независимо от симметрии потенциала?
Кстати, я думаю , что теорема Эренфеста проливает свет на мой первый вопрос. Для состояния, которое не зависит от времени (например, собственное состояние энергии), математическое ожидание оператора ускорения равно нулю. Я предполагаю, что причина, по которой реальные атомы водорода излучают из своих возбужденных состояний, может заключаться в том, что обычное н знак равно 2 состояние, скажем, на самом деле не является собственным энергетическим состоянием из-за связи с электромагнитным полем. И так ∂ ∂ т ⟨ п ^ ⟩ может не быть тождественно нулем для реального атома водорода.
@ Алекс Ну, я до сих пор не могу придумать причину, по которой уровень излучения должен иметь какое-либо отношение к производной от ⟨ п ^ ⟩ . Опять же, это просто сложнее, чем это.
Я думал об исходных рассуждениях think__tech о том, что ускоряющие заряды излучают (например, как описано в формуле Лармора). Если есть производная по времени от ⟨ п ^ ⟩ возможно, это можно интерпретировать как ускорение.
Не нарушает ли модель атома Бора теорию электромагнетизма Максвелла? [дубликат]
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v