a********g
发帖数: 38 | 1 大伙都知道水是一种很奇怪的物质。和其他6A族元素的氢化物相比，融沸点超高；热容超
大；冰比水轻；表面张力超大；能溶解多数极性溶质。所有这些独特性质，大多来自于水
分子是极性分子这样一个事实。水分子的结构是两个H-O键之间成一个104（？）的夹角，
所以靠氧的那边负一些，靠两个氢的那边正一些。
注意！问题来了！既然两个H原子之间同性相斥，为什么两个H-O键之间不直接变成180度
角（就像CO2一样）？难道两个H原子之间还会有什么吸引力不成吗？
牛人们一定帮忙看看，这个玩艺困扰了我很久，要疯掉了 |
c**r
发帖数: 2019 | 2 .. ..
\ /
O
/ \
H H
上面的两个粗黑点代表氧原子外围的两对未参与成键的孤对电子(SP3杂化之后)；底
下是两个氢原子。注意，这不是一个平面结构(由於无法画图，我只好这么表示了)，
两对孤对电子和两个氢原子形成了一个空间四面体结构，但不是一个正四面体。两对
孤对电子对之间的斥力大於孤对电子对-化学键或化学键-化学键之间的斥力(这是因为
相对裸露的带正电荷的氢原子对成键电子对的吸引较强以至於成键电子对距氧原子
的距离比孤对电子对距氧原子的距离要远的原因)，所以H-O-H之间的夹角(104度)小
於正四面体的中心夹角(109度)，这个数值可以用一个简单的点电荷模型解出来。
现在你可以想想，如果把氢换成氘，这个夹角会怎么变化？
.
稳
度
【在 a********g 的大作中提到】
: 大伙都知道水是一种很奇怪的物质。和其他6A族元素的氢化物相比，融沸点超高；热容超
: 大；冰比水轻；表面张力超大；能溶解多数极性溶质。所有这些独特性质，大多来自于水
: 分子是极性分子这样一个事实。水分子的结构是两个H-O键之间成一个104（？）的夹角，
: 所以靠氧的那边负一些，靠两个氢的那边正一些。
: 注意！问题来了！既然两个H原子之间同性相斥，为什么两个H-O键之间不直接变成180度
: 角（就像CO2一样）？难道两个H原子之间还会有什么吸引力不成吗？
: 牛人们一定帮忙看看，这个玩艺困扰了我很久，要疯掉了
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c**r
发帖数: 2019 | 3 氢原子本身为静电中性，不会同孤对电子对相吸或相斥。但是在水分子中，氢的外层电子
已经和氧的外层电子结合形成了共价健，这个共价键可以被认为是处於氢氧之间的一团电
子云，其负电荷中心位於氢氧原子核中心连线上靠近氢原子核的某个位置。同时，在氢原
子核远离共价健的一侧，也会出现一个正电荷中心(由于同共价健键长相比，原子核的体
积可以忽略不计，所以我们可以认为氢原子核就是这个正电荷中心)。现在这个图像也许
更清晰了:两个H-O共价健分别代表两个负电荷中心，还有两个孤对电子对也代表着两个负
电荷中心，此外还有两个氢原子核，一个氧原子核，代表着三个正点电荷。水分子的最终
几何布局就是由分布在空间的不同位置的这七个静电中心的相互作用决定的(这里说的水
分子指的是蒸气态的水，结晶的水或液态的水当然不是这样)。当然这种简单空间欧氏几
何学的模型未免过於简单，量子物理学得太多的人恐怕要感觉不爽，但这个模型的运算结
果和实验值之间的误差不大。
另外，对於所有的SP3杂化形成的非金属氢化物，其构型都可以从正四面体模型中推测出
来，比如NH3的雨伞形状。
BTW，这里没有龙虎，也没有神鬼，只有一群爱灌水的留学生而
【在 a********g 的大作中提到】
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: 大；冰比水轻；表面张力超大；能溶解多数极性溶质。所有这些独特性质，大多来自于水
: 分子是极性分子这样一个事实。水分子的结构是两个H-O键之间成一个104（？）的夹角，
: 所以靠氧的那边负一些，靠两个氢的那边正一些。
: 注意！问题来了！既然两个H原子之间同性相斥，为什么两个H-O键之间不直接变成180度
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c**r
发帖数: 2019 | 4 上个回贴里有个错误，我在前一篇帖子了检出来了，希望没有对你产生误导。至於为什么
不会掉下来，这不是一两句话就能说清楚的(你别看这个问题问的似乎有些天真，可在座
的有几个能回答清楚，我不抱太大的信心，其实我也说不清楚)。没有医生，我这个兽医
就先冒充一下，只当是抛砖引玉。
用一个不太精确的概念来凑合一下吧。电子轨道和原子核之间存在着一个很大的能量势垒
，电子要想落在原子核上，必须得先翻越这个势垒才行，这需要很大的能量，所以电子通
常不会掉下去。慢着，这个解释还是有毛病，实际上，电子可以掉下去，比如中子星就是
因为引力太大以至于电子都落在了原子核上(钱德拉谢卡尔崩塌，但中子星的理论是朗道
提出来的)，和质子中和形成了中子，整个中子星全都是由中子组成的，密度大得惊人。
但是，如果我们把单个的中子拿出来，它会辐射出一个电子，本身又变回质子(严格地说
，整个过程还要释放一个中微子)，这就是beta衰变，这说明电子落在原子核上之后的体
系总能量(严格地说，其实是总火+商变)大於电子处在原子核外的状态。所以，电子掉下
去是一件不划算的事情，所以它通常不会掉下去。
大家都说两句嘛，省得我一人在这儿胡编
【在 a********g 的大作中提到】
: 大伙都知道水是一种很奇怪的物质。和其他6A族元素的氢化物相比，融沸点超高；热容超
: 大；冰比水轻；表面张力超大；能溶解多数极性溶质。所有这些独特性质，大多来自于水
: 分子是极性分子这样一个事实。水分子的结构是两个H-O键之间成一个104（？）的夹角，
: 所以靠氧的那边负一些，靠两个氢的那边正一些。
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: 角（就像CO2一样）？难道两个H原子之间还会有什么吸引力不成吗？
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c**r
发帖数: 2019 | 5 势垒指的是从电子轨道到原子核的中间位置，你这个势阱(注意别写错别字)，其实就是电
子轨道本身。垒是向上凸出的，阱是向下凹陷的，你现在明白它们的区别了吧？
至於是什么力产生的这种“排斥”，归根结底，应该是“弱作用力”，弱作用力是导致原
子核衰变--如果它可以衰变的话--的根本原因之一，前文提到的beta辐射就是弱作用力所
导致的。假设有电子落到原子核上和质子发生电中和而形成中子，弱作用力随之就会以be
ta衰变的形式把电子再辐射出去，同时使中子还原成质子(当然，这仅仅是个假设，现实
当中很少会发生如此极端的案例)。所以通俗地说，原子核-电子的稳定结构是弱作用力(
和电磁力之间的平衡产物。
说了半天，你有可能会问，什么是弱作用力？在回答这个问题之前，我先问你一个问题：
原子核有多个带正电的质子和不带电的中子组成(氢原子除外)，由於同电性相斥，它应该
四分五裂才对，为什么原子核能存在呢?
使质子之间和质子/中子之间相互吸引的力，我们把它称为“强作用力”，强作用力的力
度远大於质子之间的静电斥力[注]，所以原子核能存在。强作用力，弱作用力，电磁力，
万有引力，是目前我们所知的最基本的四种力(根
【在 a********g 的大作中提到】
: 大伙都知道水是一种很奇怪的物质。和其他6A族元素的氢化物相比，融沸点超高；热容超
: 大；冰比水轻；表面张力超大；能溶解多数极性溶质。所有这些独特性质，大多来自于水
: 分子是极性分子这样一个事实。水分子的结构是两个H-O键之间成一个104（？）的夹角，
: 所以靠氧的那边负一些，靠两个氢的那边正一些。
: 注意！问题来了！既然两个H原子之间同性相斥，为什么两个H-O键之间不直接变成180度
: 角（就像CO2一样）？难道两个H原子之间还会有什么吸引力不成吗？
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c**r
发帖数: 2019 | 6 质子多的原子核不稳定主要不是弱相互作用的效果，而是强相互作用弱于质子间静电
斥力的结果。弱相互作用所导致的beta衰变通常发生在中子多于质子的原子核当中，
由於中子太多，某些“多余”的中子将在一定程度上摆脱强相互作用的束缚，使得
弱相互作用可以施展手脚(当强相互作用显著的时候，弱相互作用就相当于被压制了，
这也就是“强”和“弱”这两个概念的出处)，於是多余的中子就倾向于发生beta衰
变以生成质子，从而维持质子-中子数量上大致的对等，衰变的结果是使强相互作用
得到了增强，原子核也就变得更稳定。以上的说法同目前观测到的实验结果基本相
符，对於小於92号元素的诸元素来说，其中的不稳定同位素(或者叫放射性同位素)主
要倾向于发生beta衰变；而大於92号元素的诸元素，发生的衰变则多属於alpha衰变。
当然，无论是beta衰变还是alpha衰变，过程中一般都伴随着gamma衰变。gamma衰变
是原子核本身量子能级间的跃迁，对原子核的电荷数以及质量都没有影响，故此衰
变中释放出来的gamma射线是一种波长很短的光(其波长起码小於伦琴射线的波长，
具体数值范围我记不清了)。
提出自旋很有意思，
【在 a********g 的大作中提到】
: 大伙都知道水是一种很奇怪的物质。和其他6A族元素的氢化物相比，融沸点超高；热容超
: 大；冰比水轻；表面张力超大；能溶解多数极性溶质。所有这些独特性质，大多来自于水
: 分子是极性分子这样一个事实。水分子的结构是两个H-O键之间成一个104（？）的夹角，
: 所以靠氧的那边负一些，靠两个氢的那边正一些。
: 注意！问题来了！既然两个H原子之间同性相斥，为什么两个H-O键之间不直接变成180度
: 角（就像CO2一样）？难道两个H原子之间还会有什么吸引力不成吗？
: 牛人们一定帮忙看看，这个玩艺困扰了我很久，要疯掉了
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C********n
发帖数: 6682 | 7 我的意思是真的没必要解释
真正想懂得人都会老老实实去看书，不想看书的，你讲了他们也不明白
自旋这个东西，说实话，大学物理系的本科课程都讲的不是很清楚，在bbs上就更难了
在解dirac方程的时候，我们会发现，单纯的轨道角动量L是不可能与自由电子的
哈密顿量对易的，从而自由电子的角动量都是不守恒的，除非我们引入假设，承认
电子有个内禀角动量S,从而L+S构成总角动量，保持守恒
而为什么L 会不守恒，这个东西是跟dirac方程的协变性有关的，换句话说，跟Lorentz
变换的群表示有关....
再扯下去就不知道到哪里了
【在 c**r 的大作中提到】
: 质子多的原子核不稳定主要不是弱相互作用的效果，而是强相互作用弱于质子间静电
: 斥力的结果。弱相互作用所导致的beta衰变通常发生在中子多于质子的原子核当中，
: 由於中子太多，某些“多余”的中子将在一定程度上摆脱强相互作用的束缚，使得
: 弱相互作用可以施展手脚(当强相互作用显著的时候，弱相互作用就相当于被压制了，
: 这也就是“强”和“弱”这两个概念的出处)，於是多余的中子就倾向于发生beta衰
: 变以生成质子，从而维持质子-中子数量上大致的对等，衰变的结果是使强相互作用
: 得到了增强，原子核也就变得更稳定。以上的说法同目前观测到的实验结果基本相
: 符，对於小於92号元素的诸元素来说，其中的不稳定同位素(或者叫放射性同位素)主
: 要倾向于发生beta衰变；而大於92号元素的诸元素，发生的衰变则多属於alpha衰变。
: 当然，无论是beta衰变还是alpha衰变，过程中一般都伴随着gamma衰变。gamma衰变
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S*********g
发帖数: 5298 | 8 自旋不只是对能级分裂的一种称呼。
自旋其实是用来表征Poincare群的表示的一个指标
从Poincare群的表示出发可以证明自旋必须是整数或者半整数
而且自旋要满足一定的代数结构 |
x*****d
发帖数: 427 | 9 跟数学无关. 这是原理的要求. 不同的参照系测量的
结果应该有联系, 这个联系就是Poincare群. 这些
联系又必须与量子力学的概率解释相容, 这就是
说粒子的所有可能状态必须是Poincare群的酉表示.
这个酉表示的维数就是自旋. 它之所以看起来像
自旋是因为它在不同参照系转换时的表现比较像
经典的旋转. 所有这些都是物理,是实验, 决不是
数学游戏. |
x*****d
发帖数: 427 | 10 这个说起来太复杂了吧. 可以取一个固定动量的稳定子群,
这样就排除了转动对动量的影响. 所以事实上自旋是SO(3)的酉
表示维数. 这也是为什么可以在非相对论框架内介绍自旋.
不过我是不理解离开了相对论自旋怎么会存在. |
s********k
发帖数: 107 | 11
So, u dicussed it in Lorentz group. Even in that group, if u include boost,
not only rotation, and do not have momentum quantum number, you still need
infinate dimension to give an unitary represntation. I remebered that
boost(K) will tansform spin j to spin j+/-1. not quite sure about this. I
calculated it long time ago, just for fun.
It still exist SO(3) group, I guess. :)
【在 x*****d 的大作中提到】
: 这个说起来太复杂了吧. 可以取一个固定动量的稳定子群,
: 这样就排除了转动对动量的影响. 所以事实上自旋是SO(3)的酉
: 表示维数. 这也是为什么可以在非相对论框架内介绍自旋.
: 不过我是不理解离开了相对论自旋怎么会存在.
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x*****d
发帖数: 427 | 12 相对论粒子比较简单, 有质量的粒子可以取静止系,
剩下的对称性就只有SO(3)这个紧群. 但现在流行
的是用场来做Lorentz群的表示, 这些表示不需要
是酉表示.
【在 s********k 的大作中提到】
:
: So, u dicussed it in Lorentz group. Even in that group, if u include boost,
: not only rotation, and do not have momentum quantum number, you still need
: infinate dimension to give an unitary represntation. I remebered that
: boost(K) will tansform spin j to spin j+/-1. not quite sure about this. I
: calculated it long time ago, just for fun.
: It still exist SO(3) group, I guess. :)
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