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库仑定律的微观修正

(2010-08-26 20:20:39)
标签:

库仑定律

修正

杂谈

分类: 物理探索性文章

库仑定律的微观修正

 

                                                           王保新

库仑经过大量的宏观实验表明:自然界存在且只存在两种电荷,正电荷和负电荷。电荷之间存在相互作用力,相互作用力的大小与两个电荷的乘积成正比,与两个电荷距离的平方成反比,相互作用力的方向作用在两个电荷的连线上,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。库仑把它表达为:

F = kq1q2/r2

上式称之为库仑定律的表达式。

库仑定律在微观世界是否适用?没有直接的验证。人们潜意识地把它应用到了微观世界,如果库仑定律在微观世界是成立的,必然导致两种矛盾的结果:

1.原子中的电子必须以接近光的速度围绕核高速旋转。否则,电子将被原子核的强大吸引力吸入原子核,导致原子坍塌。如果我们接受电子的高速旋转,又会出现与麦克斯韦电磁理论的冲突。麦克斯韦电磁理论指出:加速运动的带电粒子将向外辐射电磁波。电子如此大的向心加速运动并没有发现与之对应的电磁波辐射。

2.原子核内部的质子都是带正电的。它们又是靠得如此之近,相距小于10-15m。按库仑定律计算,原子核内两个质子间的库仑力将大于1000N。这么大的力,为什么没有把质子分开?现有理论的权宜之计认为,在原子核内还存在一种“强力”,是这种“强力”抵消掉了库仑力。

我们也可以这样假设,微观世界里库仑定律不再成立,应修正为:

f=ee(a/r)sin(b/r)  a b为常数库仑定律的微观修正

 

上图为微观世界里,原子中的电子所受原子核施给的库仑力示意图。

这样不仅上述的矛盾迎刃而解,而且也不用人为引进神秘的量子化条件和多余的强力。还不会与宏观的实验结论相矛盾。

因为,当r>>b时,上式转化为:

f=ee(a/r2) —— 宏观的库仑定律

当r<b时。f将发生周期性变化,引力和斥力的大小及方向将不按原库仑定律单向变化。这样就不必要求,实际可能不存在的电子围绕核高速旋转。也不用引进古怪的“强力”了。

原子中的电子只能处在L1、L2、L3……切线斜率为负与r相交的点附近,该点称为电子平衡点。该点斜率的绝对值称为平衡系数。斜率的绝对值随r减小而增大。所以越是内层电子越稳定,外层次之。

用此观点解释原子线状光谱也是很容易的。

实际原子中的电子所处的能级对应着电子平衡点。不同的能级对应不同的电子平衡点。电子平衡点的斜率决定光的频率。基态原子中的电子都在各自电子平衡点附近“逗留”,保持着原子的稳定性。当原子受激时,电子将偏离电子平衡点并开始做简谐运动。这种运动的传播便形成了光的现象。

对于氢原子来说,核外只有一个电子。每一个原子受激只能发射单一频率的光。对应光谱上的一条谱线。大量氢原子同时受激时,由于每个原子中的电子所处的电子平衡点不同,表现出不同的频率而形成氢元素的光谱。由于约束下原子中电子的电子平衡点是不连续的。所以,光谱也是不连续的。

 

 

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