原子内部是不是很空旷:电子和原子核就像太阳系一样?

相信很多儿童科普文章中,会将原子内部和太阳系内部来做比较:原子核就类似于太阳,电子类似于行星,所以电子就像行星一样围绕着原子核旋转。对于这种比喻还有一个更详细版本的,就是加入了原子、原子核和电子尺寸的考量:如果把原子比作是体育场的话,那么原子核就是体育场中心的一个豆子,而电子则是位于看台上的一粒灰尘。

传统的原子配图让我们觉得原子内部很空旷,类似于太阳系
传统的原子配图让我们觉得原子内部很空旷,类似于太阳系

上述的这些类比让人的感觉原子内部真的和太阳系内部很相似啊,都是很空旷,但是事实上真的是这样么?

当然不是的,这种类比其实很容易误导人。虽然说原子核和电子相对于原子的尺寸来说,确实小了好几个数量级,但是它们的运动模式和太阳系并不一样,原子内部也并不是空旷的。

实际上的原子内部应该是像上图那样的,充满了电子,更准确的说法应该是充满了电子的概率云

实际上的原子内部充满了电子的概率云
实际上的原子内部充满了电子的概率云

因为在原子内部,电子并不能比喻成一颗实心小球,它没有真正意义上的位置和速度的概念。实际上的电子并不是平滑连续的运动,它们就好像随机出现的一种模糊的点,不能能量级的电子会出现在一个大致的轨道空间中,电子的波函数充满了原子内部的空间。

所以原子内部和太阳系内部并没有太多的相似处,你所接收到的知识往往是简化又简化的知识。

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