为啥波函数是原子轨道,无物理意胰伤无物理意义,波函数的平方就成了几率密度,不能理解为原子轨道的平方就是电子云吧…迷茫中

来源:学生作业帮助网 编辑:六六作业网 时间:2024/11/15 14:31:36
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为啥波函数是原子轨道,无物理意胰伤
无物理意义,波函数的平方就成了几率密度,不能理解为原子轨道的平方就是电子云吧…迷茫中

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被核势场束缚的电子,与其说是个粒子,不如说它是一种波.人们不得已只好放弃了电子作为一种粒子的图像,代之以电子波的图像.电子其实没有轨道的概念,只有一个大致的空间运动范围,和空间每一点上波(振动)的幅度,这个幅度在空间分布的函数,就是波函数(含时波函数还是时间的函数).这个幅度目前仍未找到确切的物理意义,即到底是哪个物理量在做振动的幅度.它的“发明”,纯属人类的假设.不过波函数解出来以后,可以很完美地解释电离、激发、化学反应等涉及电子能量变化的过程,因此人们相信这是一种合理的假设,不管波函数到底是什么东西,有用就行.把波函数称为原子轨道(或分子轨道)纯属历史原因,呈现为波的电子根本没有明确轨道.
后来波恩提出了波函数的概率解释,即波函数绝对值的平方正比于几率密度,又赋予了电子一定的粒子形象,不过这时的粒子是神出鬼没的,毫无运动规律(不像分子那样,还符合或基本符合牛顿力学和经典电磁学.对束缚态电子而言,牛顿力学,经典电磁学完全失效)可言,唯一的规律就是统计规律,即电子在空间某处出现的概率正比于波函数在该处的绝对值的平方.
至于电子云就是波函数模(或称绝对值,波函数是复函数)的平方的一种图形表示(用黑点的稠密程度代表几率密度).
学习波函数的时候,一定不能把它想象成某种样式的轨道(电子轨迹).束缚态的电子是波,而不是服从牛顿定律的粒子【注】.请记住我们在说原子轨道或分子轨道的时候,其实就是在讲波函数.原子“轨道”这个名称完全是有其名而无其实.
【注】这一说法不够严格,更严格的说,束缚程度越大,波动性越显著,粒子性越不显著,束缚程度越低,粒子性越强,波动性越不显著.电子在接近于电离的高能量轨道中运动时,表现出显著的粒子性(基本服从牛顿力学和经典电磁学,基本可以预测其行为).电离后变成自由电子,波动性就几乎没有,而近乎完全呈现为粒子性(相当精确地服从牛顿力学,经典电磁学).
不能理解为原子轨道的平方就是电子云吧?
原子轨道就是波函数的代名词,当然可以说成原子轨道的平方可以用电子云描述.不过要注意,二者不是相同的东西,电子云仅是“原子轨道的平方”形象化的表示.就像用电场线来形象描述空间中电场强度的分布一样,不能说场强(在空间的分布函数)就是电场线.
不过,“原子轨道的平方”这一说法的确不常见,我的猜测是字面上看起来有些不伦不类.“轨道”怎么平方啊.这不是科学问题,是语言问题.