Планетарная модель атома

[Mar1o]

Здравствуйте. В универе и школе говорилось, что атом двигаясь по орбите должен непрерывно излучать (фотон еще не ввели) и терять энергию, в следствии чего скорость уменьшается и электрон падает на ядро. Не очень понятно почему электрон должен излучать. Я знаю (но не понимаю как это работает) что двигаясь по прямой с ускорением (например в антенне) силовые линии электрического поля будут "ломаться" и соединять их будут линии магнитного поля. То есть оно (магнитное поле) вводиться как поправка на конечную скорость распространения информации о конфигурации электрического поля в пространстве. Доподлинно известно что трансформатор мотается вокруг сердечника витками (по которым течет ток, круговой ток), на одну катушку мотается вторая и если пустить по одной постоянку, то эдс на выводах второй будет равно нулю. То есть оттока энергии от кольцевых витков в первичке не будет. Он будет только когда линейная скорость электронов в витках будет изменяться во времени, то есть при переменном напряжении. Теперь перейдем к атому (я понимаю что все не так, но сейчас прошу забыть об электронном облаке, принципе неопределенности Гейзенберга и других квантовых эффектах). Электрон вращается вокруг ядра как планеты вокруг солнца, это порождает в пространстве магнитное поле и все. О каком электромагнитном излучении идет речь, если это точно такой же виток с током и линейная скорость электрона постоянна. Я понимаю что проекции координат на оси будут изменяться по синусу и косинусу, и как бы ускорение по осям есть, но трансформатору это не особо помогает. Что я не понимаю (скорость вращения электрона в такой модели и в витке ТР разнятся на порядки, но никакого прояснения это не вносит).

[EUgeneUS]

Mar1o в сообщении #1338155 писал(а):

В универе и школе говорилось, что атом двигаясь по орбите должен непрерывно излучать (фотон еще не ввели) и терять энергию, в следствии чего скорость уменьшается и электрон падает на ядро. Не очень понятно почему электрон должен излучать.

По этому поводу вот тут есть развернутые разъяснения.

Mar1o в сообщении #1338155 писал(а):

Я знаю (но не понимаю как это работает)

С этих слов и до конца стартового поста - ответ здесь.

[arseniiv]

Так понял, второй вопрос тут — «почему катушка не излучает на постоянном токе, там же тоже электроны по кругу летают?», и, видимо, в пренебрежении джоулевым теплом, если она не сверхпроводящая.

[Mar1o]

Попробую проще. Вот 3 утверждения.
Рамка с постоянным током создает магнитное поле.
Рамка с переменным током излучает электромагнитные волны.
Электрон движущийся с постоянной скоростью должен излучать электромагнитные волны и упасть на ядро.
У меня нет образования в области теоретической физики и не было курса по квантовой электродинамике. Я просто пытаюсь найти способ уместить это в голове.

[Geen]

arseniiv в сообщении #1338176 писал(а):

почему катушка не излучает на постоянном токе, там же тоже электроны по кругу летают?

Так ведь излучает, только неинтересно мало.

[arseniiv]

Угу. И вообще если распределение заряда и плотность тока не меняются, излучения не будет, даже если там частицы бегают.

[EUgeneUS]

Mar1o в сообщении #1338204 писал(а):

Рамка с постоянным током создает магнитное поле.

да.

Mar1o в сообщении #1338204 писал(а):

Рамка с переменным током излучает электромагнитные волны.

Рамка с переменным током создаёт переменное магнитное поле и излучает ЭМВ.
При этом переменное магнитное поле может быть большим, а излучение малым (электромагнитный замок), или, напротив, переменное магнитное поле может быть не очень большим, а излучение огогого (например в петлевом вибраторе, подключенным в 100-киловаттному радиопередатчику). Как хорошо рамка излучает - зависит много от чего, в первую очередь от размеров рамки по сравнению с длиной волны.

Mar1o в сообщении #1338204 писал(а):

Электрон движущийся с постоянной скоростью должен излучать электромагнитные волны и упасть на ядро.

В планетарной модели атома электрон не движется с постоянной скоростью. Он движется по окружности, а значит его скорость не постоянна!

[dust]

Может стоит вспомнить квантово-механическую модель атома, в которой электрон вообще не движется?

[madschumacher]

dust в сообщении #1338268 писал(а):

Может стоит вспомнить квантово-механическую модель атома, в которой электрон вообще не движется?

Не плодите бред. Электрон в квантовой механике движется, у него можно вычислить и кинетическую энергию, и разные скорости, и их дисперсии.

[Munin]

Скорее всего, тут подразумевалось, что состояние у него (по крайней мере, основное) стационарное, и волновая функция $|\Psi|$ не зависит от времени.

[madschumacher]

Munin в сообщении #1338299 писал(а):

Скорее всего, тут подразумевалось, что состояние у него (по крайней мере, основное) стационарное, и волновая функция $|\Psi|$ не зависит от времени.

Это понятно. Но это не извиняет того, что было сказано. Имхо.

[schoolboy]

madschumacher в сообщении #1338288 писал(а):

Не плодите бред. Электрон в квантовой механике движется, у него можно вычислить и кинетическую энергию, и разные скорости, и их дисперсии.

А про s-электрон можно сказать, что он не вращается вокруг ядра?

[madschumacher]

schoolboy в сообщении #1338329 писал(а):

А про s-электрон можно сказать, что он не вращается вокруг ядра?

Ну вокруг ядра он точно движется, не стоит. Вращается -- это уже более сложно сказать. В самой КМ такое лучше не произносить без необходимости, но при применении различных методов (типа квазиклассического приближения), то что-то похожее возникает.
Собственно, школьное натягивание классических понятий на квантовые явления схоже с натягиванием совы на глобус.

По поводу оправданности классических упрощений (не аналогий, а именно упрощений) квантовых явлений тут нет консенсуса. Я, например, считаю, что ничего особо криминального в фразе "s-электрон вращается вокруг ядра" нет, но тут есть и противники подобного.

[Gickle]

schoolboy в сообщении #1338329 писал(а):

А про s-электрон можно сказать, что он не вращается вокруг ядра?

Так посчитайте, если не уверены, чего мудрить-то. Оператор скорости в КМ есть $\mathbf{v} = \frac{1}{i} \left[\mathbf{x},H\right]$, что для нерелятивистского электрона в атоме водорода ожидаемо даёт $\mathbf{v} = \mathbf{p}/m = -\frac{i}{m} \partial_{\mathbf{x}}$. Волновая функция известна, так что посчитать $\langle \Psi |\mathbf{v} |\Psi \rangle$ - вопрос чисто технический.

[madschumacher]

А ещё проще оценить среднее значение квадрата скорости через вириальное соотношение для Кулоновского потенциала:
$\langle T \rangle = -\frac{1}{2} \langle V \rangle$, учитывая, что $E_{1s} = \langle T \rangle + \langle V\rangle = 13.6 \mathrm{[eV]}$.