普通化學輔導：量子論與原子結構常見問題1

　　1. 微觀粒子不受影響的條件下也沒有確定的位置和動量是嗎?不能確定是指沒法測?

　　答：微觀粒子不存在具體的位置和動量，我們通常在實際中用來描述的位置和動量只是外界干預粒子后接受到的反饋信息�；蛘哒f是我們近似描述其某一方面的性質的結果。

　　2. 可怎么就知道無運動軌道了呢?看不見不等于沒有啊?

　　答：軌道的概念是我們強加上去的，粒子只會在一定的空間以幾率形式存在。

　　3. 可這個測不準關系到底是什么?是說不可能同時而又準確的測量微觀粒子的位置和動量。怎么扯到微觀粒子的自身運動上了呢?

　　答：測不準原理應為不確定原理。微觀粒子的運動是其在空間幾率分布的一種宏觀表現(xiàn)形式。

　　4. 另外數(shù)學式中的大于號是什么意思?老師上課講題時，算出Δx≥10(-8次方)m，100m也滿足啊，怎么證明測量誤差小呢?

　　答：數(shù)學式表示是不確定原理具體到某些情形的表述，不確定原理只是反映了測量的最小誤差，其遠小于實際測量的誤差。

　　5. 那老師上課時用來說明測不準原理的圖(即以光子使電子動量改變導致測不準)，并不能反映實質了?即不測也不準?

　　答：關于測不準原理與測量的關系，可作如下說明：

　　從原理上講，Heisenberg測不準原理是由de Broglie波粒二象性導出的。所以它的導出不需要借助于實驗。但是為了說明這個關系式，幾乎所有的教材都會引用一個實驗類比，來進一步說明這個不等式的物理意義。

　　對于上述原理我們可以設計一個實驗來檢驗它。因為觀察一個物體，要求光波的波長至少要等于物體的大小(這樣才能看到物體)，即lamda <= delta X。且deltaP 與 h/lamda處于同一數(shù)量級。因此同樣有測不準原理。以上只是簡單推導，精確推導比這個略為復雜一些。

　　作為實驗類比本身而言，沒有任何問題，它再一次確認了測不準原理。但是這個實驗往往會給學生一個印象：測不準是因為受實驗條件限制，或技術不夠先進，將來還是有可能測得準的。所以以前也經(jīng)常有同學會問：“沒法測就說測不準，這合理嗎?”其實愛因斯坦也有過類似疑問，他甚至設計了另外一個實驗來否定這個原理。但是迄今為止的實驗觀察和理論分析都符合上述原理，因此目前大多數(shù)人已經(jīng)接受哥本哈根的解釋，即這是微觀粒子的本質。

　　6. 課本215頁說：“高速電子轟擊放電管中對陰極金屬時，金屬原子中內層電子被激發(fā)后，外層電子受原子核吸引，可以從外層跳入內層”，請問這一過程中，外層電子為何不被激發(fā)?內層電子激發(fā)后是一種怎樣的狀態(tài)?是被激發(fā)到外層嗎?或是離開原子?

　　答：電子吸收入射電子的能量后被激發(fā)，激發(fā)通常是指低能級電子躍遷到較高能級。當內層電子躍遷到高能級后，外層電子和才被激發(fā)的電子都可以躍遷回到內層軌道，并發(fā)射一個光子。電子能否躍遷，取決于電子接受的能量是否相當于兩個能級之差。因此當內層電子被激發(fā)時，外層電子也有可能被激發(fā)，激發(fā)幾率取決于入射電子能量的分布和能級間的躍遷選律。

　　7. 218頁中的“黑體中的一個原子群以相同頻率振動而發(fā)出電磁波”，請問這兒“振動”是怎樣的狀態(tài)?又如何實現(xiàn)一個原子群呢?

　　答：Planck認為黑體的原子具有振動頻率v，它們在受熱時可以發(fā)射電磁波nhv，n=1,2,...。振動是指原子圍繞某一位置作往返運動，就像鐘擺或彈簧一樣。經(jīng)典力學認為原子的振動能量是連續(xù)的，且在絕對零度時為零。Planck建議原子振動的能量是量子化的，即只能取若干個不連續(xù)的能量。后來人們又證實原子振動在絕對零度時不為零，即存在零點能。

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