Si un electrón actúa como una onda estacionaria, ¿cómo puede la onda estacionaria formar una esfera como el orbital 1s en un átomo de hidrógeno?

Un electrón unido se comporta como una onda estacionaria. Sin embargo, creo que su confusión proviene de pensarlo como una onda estacionaria en una cuerda que es unidimensional; mientras que la función de onda de electrones es tridimensional.

Para obtener una mejor comprensión, piense en el mundo tridimensional en términos del sistema de coordenadas esféricas y, para empezar, ignore una de las coordenadas, la que se encuentra a lo largo del radio. Entonces te queda el problema de describir las ondas estacionarias en una superficie bidimensional, la superficie de una esfera para ser precisos.

Resulta que al igual que las ondas estacionarias en una cuerda solo pueden formar patrones específicos; Las ondas estacionarias en una superficie 2D (digamos la membrana de un globo de goma) también solo pueden formar patrones específicos: estos se llaman armónicos esféricos

Se ven algo así:

Eso sí, esto no tiene nada que ver con electrones o átomos: así es como se ven las ondas estacionarias en una esfera en * cualquier * medio (su museo de ciencias local podría tener una pantalla para ilustrar esto)

Los detalles del átomo (las cargas y masas del electrón y el núcleo, etc.) se vuelven importantes cuando se trabaja la tercera coordenada (radial) que inicialmente ignoramos.

Como nota final, todo esto es cierto para el modelo de Bohr del átomo de hidrógeno: no tiene en cuenta cosas como el giro de electrones y los efectos relativistas, sin mencionar más de 1 electrón.

Tienes que alejarte del formato de tus preguntas. Todos son como:

If (alguna declaración difusa) entonces por qué (alguna conclusión no necesariamente relacionada).

Muy a menudo su (alguna afirmación difusa) es muy difusa, o se basa en la física clásica, o simplemente es incorrecta. Y en lógica, si (falso) significa que no tiene sentido hablar de la parte “entonces”.

Entonces, el negocio sobre “por qué”, a menudo no responde a nivel cuántico. En la física clásica hay antecedentes y causas. En física cuántica, los fenómenos básicos se rigen por cosas como las funciones de onda y la probabilidad. No hay una explicación de “por qué”, excepto para decir que “la función de onda coincide exactamente con los datos experimentales, así que acepta la maldita cosa”. Grandes cerebros se han intrigado sobre los callejones sin salida en el comportamiento cuántico durante casi un siglo y no han hecho ningún progreso. Te sugiero que solo aceptes lo que parece ser y sigas adelante.