Wie springt das Elektron über "Lücken" in seiner Umlaufbahn?

Die kürzlich für das Wasserstoffatom beobachteten Orbitale sind Wahrscheinlichkeitsverteilungen. Diese Wahrscheinlichkeits-Orbitalverteilungen wurden unter Verwendung von quantenmechanischen Lösungen der Schrödinger-Gleichung berechnet, die die Wellenfunktion ergeben, und das Quadrat der Wellenfunktion ist die Wahrscheinlichkeitsverteilung, um das Elektron an diesem (x,y,z,t) zu finden. Letzteres ist ein grundlegendes Postulat der Quantenmechanik. Postulate interpretieren/verbinden das mathematische Modell mit der Physik.

Wahrscheinlichkeitsverteilungen sind sowohl klassisch als auch quantenmechanisch gleich. Sie beantworten die Frage „Wenn ich 100 Mal würfele, wie oft kommt eine Sechs“, bis „Wenn ich die Elektronen (x,y,z,t) messe, wie oft kommt dieser spezifische Wert“. Somit gibt es kein Problem, dass sich ein Elektron um Knoten bewegt. Wenn es nicht beobachtet wird, besteht nur eine Wahrscheinlichkeit, in dem einen oder anderen Knoten gemessen zu werden.

Wie andere bemerkt haben, widerspricht dies unserer klassischen Intuition, die sich durch Beobachtungen in Entfernungen von mehr als Nanometern entwickelt hat. Bei Dimensionen kleiner als Nanometer, wo die Orbitale eine Bedeutung haben, befindet man sich im quantenmechanischen Bereich und muss die entsprechende Intuition dafür entwickeln, wie sich Elementarteilchen verhalten.

Das Bild eines Elektrons als kleiner Ball, der sich wie eine Billardkugel bewegt, funktioniert manchmal. Aber es schlägt oft genug fehl, dass man zu dem Schluss kommen muss, dass es nicht richtig ist. Dies ist einer der Fälle, in denen if fehlschlägt.

Die Wellenfunktion stellt dar, wo das Elektron gefunden werden könnte, wenn ein Experiment durchgeführt würde, um es zu finden. Das ist nicht dasselbe wie zu sagen, dass sich das Elektron tatsächlich zu einer bestimmten Zeit an einem bestimmten Ort befindet. Man kann sich die Wellenfunktion als eine Art Feld vorstellen, das das Elektron selbst darstellt. Das Elektronenfeld existiert überall und überall gibt es eine Amplitude. Aber Wechselwirkungen treten an bestimmten Punkten auf. Wenn ich ein Messsystem habe, muss es mit dem Elektron interagieren, und diese Wechselwirkung findet an Orten statt, die ich möglicherweise identifizieren kann.

Es gibt keine kleinen Bälle. Es gibt nichts, was diese Linien mit einer Amplitude von Null kreuzen könnte.

Ich weiß nicht, wie gut dieses Bild durch die Theorie gerechtfertigt ist, aber es muss dem, was unsere Theorien uns sagen, einen Schritt näher kommen als das Modell der Billardkugel.

Wie Garyp sagt, sind die Elektronen keine diskreten Teilchen, sondern existieren als ein Fleck (eine Wolke) mit der größten Intensität ihrer Existenz in den Räumen, die so durch die Wellenfunktion beschrieben werden. Jetzt muss das gesamte Elektron gleichzeitig interagieren, sodass sich bei einer Wechselwirkung (Messung, chemische Reaktion usw.) auch die Wellenfunktion des Elektrons ändert, um widerzuspiegeln, wie es bei und nach der Wechselwirkung existiert.

Die "Lücken" sind nur Bereiche mit geringerer Wahrscheinlichkeit.

Elektronen können überall existieren, und mit irgendwo meine ich überall, ABER die Wahrscheinlichkeit, dass Sie sie außerhalb des "Blobs" finden, ist so gering, dass es wie eine Lücke aussieht. Stellen Sie sich eine Sinus- und Cosinuswelle im selben Diagramm vor. Wo die Graphen beide 0 kreuzen, sieht es aus wie eine Lücke, aber die Wahrscheinlichkeit, dass sowohl Sinus als auch Cosinus 0 sind, kann vorkommen. Die Bilder, die Sie sich ansehen, sind für eine einfache visuelle Darstellung eines sehr komplizierten Prozesses und der Versuch, ihn zu verstehen, ohne ihn zu lernen, wird sehr schwierig sein.

Eine Simulation der Wellenfunktionen des Elektrons in den verschiedenen Orbitalen. Es ist nur ein Repräsentant dessen, was ein Elektron in einem Atom sein kann.

Denn das materielle Teilchen verschwindet und wird zu einer Welle (Energie) und erscheint als Teilchen wieder, da das Elektron wie das Licht eine doppelte Identität hat, Teilchen und Welle.