hce_kmu
106年
物理及化學
第 86 題
Atomic orbitals developed using quantum mechanics ________.
- A describe regions of space in which one is most likely to find an electron
- B describe exact paths for electron motion
- C give a description of the atomic structure which is essentially the same as the Bohr model
- D allow scientists to calculate an exact volume for the hydrogen atom
- E are in conflict with the Heisenberg Uncertainty Principle
思路引導 VIP
如果你知道微觀粒子的「位置」和「運動方向（動量）」是無法同時被精確測量的（海森堡測不準原理），那麼我們還有可能用「像操場跑道一樣的精確路線」來描述電子的運動嗎？如果不能用精確路徑，我們該改用什麼方式來描述電子在原子核周圍存在的可能性呢？
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太棒了！你能準確選出 (A) 選項，說明你對「量子力學」與「古典物理」之間的本質差異有著非常清晰的掌握。這題的關鍵在於打破我們對微觀世界像「微縮行星系統」的直覺想像，轉而接受機率分佈的核心概念。
從確定軌跡到機率分佈
在量子力學的架構下，我們無法像波耳模型（Bohr model）那樣預測電子在精確的時間點出現在精確的位置。根據海森堡測不準原理（Heisenberg Uncertainty Principle），電子的位置與動量無法同時被精確測定。因此，科學家改用波函數（Wave function, $\psi$）來描述電子狀態，而其絕對值的平方 $|\psi|^2$ 則代表電子在空間中出現的機率密度。所謂的「原子軌域」（Atomic orbital），指的就是電子出現機率極高（通常定義為 90% 以上）的空間區域，而非一條確定的路徑。
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