電気双極子モーメント0について

Question

どなた様かご回答お願いします。

電気双極子モーメントって０になることってあるんでしょうか？
原子に電子軌道が存在するってことは電荷間に距離があるってことだから０ってことはないようなきがするんですが・・・・


あと、「電子は固有振動の定常波として存在する」ってあるサイトにあったのですが、この「定常（在）波」の意味を調べたんですが「電子が定常状態で存在する」というところがよくわからないので教えていただきたいです。

noname#11476 · Accepted Answer

ある意味鋭いところをついているといえるご質問ですよ。

そう、確かに原子核（＋）の周りを電子（－）が回っているとすれば、位置的には＋と－が別の位置にあるのだから双極子モーメントがあってもよいですよね。
でそうなると電子が回っているということは＋と－の位置が頻繁に変化するわけで電磁波を放出します。
そうすると電子はエネルギーをどんどん失い最後には原子核に落ち込んでしまうという矛盾が生じます。
現実の原子はそうはなりませんので。

昔まだ原子の中の構造がよくわからなかった時代にはそれが不明でした。

そこに登場したのが量子力学です。まず電子が取りうるエネルギー準位は飛び飛びであるから最低準位以下になることはない、つまり原子核には落ちていかないというのが一つ。

電子の位置と運動量は同時にはわからず、存在確率としてしか認識できないというこの理論に従うと、要するに原子核の周りに満遍なくその確率分布が存在していればトータルでは電気双極子は０になる。つまりたとえばＨｅ原子を考えると２個の電子が＋を取り巻く球形に分布しているとみなすことが出来ますので、この場合は外から見ると分極はなく、双極子モーメントはありません。

もちろん分子によっては初めから持っているものもあります。

「電子は固有振動の定常波として存在する」というのは、上記確率をあらわすのが、数学的に波の形で表記するからです。（確率の波などといいます）
「イメージとしては電子の軌道の一周分の長さがちょうど電子固有の波長と一致している状態になります。」

このような状態の時には、たとえばギターの弦の振動と同じように、ギターの弦の長さに一致した定在波になります。とりあえず定在波についてはギターの弦の振動などの基本的な並みの場合についてかかれたものを読まれるとイメージできます。
それを上記のように電子について拡張して考えればよいでしょう。

chukanshi · Answer

#2の者です。mickjey2さんの深い読みに感服いたしました。なるほど。電気双極子が０でないと、確かに電磁波を放出して電子が原子核に落ち込んでいってしまいますね。
そこで、「定在波」の問題で解決しようと言う、歴史的な流れになりますね。
EPSONさんの２つの質問はそういう風につながっていたのですね。
感心しました。

mickjey2さんは直線の弦で例をお出しになっておられますが、原子の場合は、円形に張られた弦ですね。
すみません。補足です。

chukanshi · Answer

ミクロに原子レベルの微小なところまで考えれば、０になることはないかもしれませんが、マクロな（日常的な）スケールになれば、原子は原子核と電子で電荷を打ち消しあっていて中性なので、電気双極子が０ということもあります。様は、観察するスケールの問題です。

あと、「定常波」ですが、これは一般にその理論を提唱したド・ブロイにちなんで、「ド・ブロイ波」と呼ばれています。ド・ブロイ波で調べてみてください。
様は、原子核の周りには電子軌道が存在して、その電子軌道の円周のちょうど整数倍になる波、つまり１周してきれに波が閉じる波長の電子が安定的であるということです。電子の波長λは量子力学の波動と粒子の２重性をあらわすλ＝h/p（hはプランク定数、pは運動量）のことです。

foobar · Answer

電気双極子モーメント
たとえば
－　＋＋　－
のように対称な構造だと、左右でモーメントが打ち消しあって0になるかと。

電気双極子モーメント0について

ある意味鋭いところをついているといえるご質問ですよ。

#2の者です。

電気双極子モーメント

この回答への補足

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