الکترون است. ب. فرضیه های بور. کشف یک ذره جدید

الکترون یک ذره بنیادی است که یکی از واحدهای اصلی در ساختار ماده است. بار الکترون منفی است. دقیق ترین اندازه گیری ها در آغاز قرن بیستم توسط Millikan و Ioffe انجام شد.

بار الکترون برابر با منفی 1.602176487 (40) * 10 -1 9 C است.

بار الکتریکی کوچکترین ذرات دیگر از طریق این مقدار اندازه گیری می شود.

مفهوم کلی الکترون

فیزیک ذرات می گوید که الکترون تقسیم ناپذیر است و ساختاری ندارد. این ماده در فرآیندهای الکترومغناطیسی و گرانشی شرکت دارد و مانند پادذره آن، پوزیترون، به گروه لپتون تعلق دارد. در میان سایر لپتون ها سبک ترین وزن را دارد. اگر الکترون ها و پوزیترون ها با هم برخورد کنند، منجر به نابودی آنها می شود. چنین جفتی می تواند از یک کوانتوم گاما از ذرات به وجود بیاید.

قبل از اندازه گیری نوترینوها، الکترون سبک ترین ذره در نظر گرفته می شد. در مکانیک کوانتومی به عنوان فرمیون طبقه بندی می شود. الکترون یک گشتاور مغناطیسی نیز دارد. اگر یک پوزیترون نیز در آن گنجانده شود، آنگاه پوزیترون به صورت ذره ای با بار مثبت تقسیم می شود و الکترون به عنوان ذره ای با بار منفی، نگاترون نامیده می شود.

خواص انتخابی الکترون ها

الکترون ها به عنوان اولین نسل لپتون ها با خواص ذرات و امواج طبقه بندی می شوند. هر یک از آنها دارای یک حالت کوانتومی هستند که با اندازه گیری انرژی، جهت گیری اسپین و سایر پارامترها تعیین می شود. تعلق او به فرمیون ها از طریق عدم امکان داشتن دو الکترون در یک حالت کوانتومی در یک زمان آشکار می شود (طبق اصل پائولی).

آن را به همان روشی که یک شبه ذره در یک پتانسیل کریستالی تناوبی مورد مطالعه قرار می‌دهد، که جرم مؤثر آن می‌تواند به طور قابل‌توجهی با جرم در حالت استراحت متفاوت باشد.

از طریق حرکت الکترون ها، جریان الکتریکی، مغناطیس و تابش حرارتی رخ می دهد. بار یک الکترون در حال حرکت یک میدان مغناطیسی تشکیل می دهد. با این حال، یک میدان مغناطیسی خارجی، ذره را از جهت مستقیم منحرف می کند. هنگامی که یک الکترون شتاب می گیرد، توانایی جذب یا انتشار انرژی را به عنوان فوتون به دست می آورد. انبوه آن از پوسته های اتمی الکترونیکی تشکیل شده است که تعداد و موقعیت آنها خواص شیمیایی را تعیین می کند.

جرم اتمی عمدتاً از پروتون ها و نوترون های هسته ای تشکیل شده است، در حالی که جرم الکترون ها حدود 0.06٪ از وزن کل اتمی را تشکیل می دهد. نیروی کولن الکتریکی یکی از نیروهای اصلی است که می تواند الکترون را نزدیک هسته نگه دارد. اما وقتی مولکول‌ها از اتم‌ها ایجاد می‌شوند و پیوندهای شیمیایی پدید می‌آیند، الکترون‌ها در فضای جدید تشکیل‌شده دوباره توزیع می‌شوند.

نوکلئون ها و هادرون ها در پیدایش الکترون ها شرکت می کنند. ایزوتوپ های با خواص رادیواکتیو قادر به انتشار الکترون هستند. در آزمایشگاه ها می توان این ذرات را با استفاده از ابزارهای ویژه بررسی کرد و به عنوان مثال، تلسکوپ ها می توانند تشعشعات ناشی از آنها را در ابرهای پلاسما تشخیص دهند.

افتتاح

این الکترون توسط فیزیکدانان آلمانی در قرن نوزدهم، زمانی که آنها در حال مطالعه خواص کاتدی پرتوها بودند، کشف شد. سپس دانشمندان دیگر شروع به مطالعه دقیق تر آن کردند و آن را به رتبه یک ذره جداگانه رساندند. تابش و سایر پدیده های فیزیکی مرتبط مورد مطالعه قرار گرفت.

به عنوان مثال، تیمی به رهبری تامسون بار الکترون و جرم پرتو کاتدی را تخمین زدند که رابطه آنها، همانطور که آنها دریافتند، به منبع ماده بستگی ندارد.
و بکرل دریافت که مواد معدنی به خودی خود تابش ساطع می کنند و پرتوهای بتا آنها می توانند با عمل میدان الکتریکی منحرف شوند و جرم و بار همان نسبت پرتوهای کاتدی را حفظ می کنند.

نظریه اتمی

بر اساس این نظریه، یک اتم از یک هسته و الکترون های اطراف آن تشکیل شده است که در یک ابر قرار گرفته اند. آنها در حالات کوانتیزه شده خاصی از انرژی هستند که تغییر آن با فرآیند جذب یا گسیل فوتون ها همراه است.

مکانیک کوانتومی

در آغاز قرن بیستم، فرضیه ای مطرح شد که بر اساس آن ذرات مادی دارای خواص هم ذرات و هم امواج هستند. نور همچنین می تواند به صورت موج (به آن موج دو بروگلی) و ذرات (فوتون) ظاهر شود.

در نتیجه معادله معروف شرودینگر فرموله شد که انتشار امواج الکترونی را توصیف می کرد. این رویکرد مکانیک کوانتومی نامیده شد. برای محاسبه حالات الکترونیکی انرژی در اتم هیدروژن استفاده شد.

خواص بنیادی و کوانتومی الکترون

این ذره خواص بنیادی و کوانتومی از خود نشان می دهد.

موارد اساسی شامل جرم (9.109 * 10-31 کیلوگرم)، بار الکتریکی اولیه (یعنی حداقل بخش شارژ) است. با توجه به اندازه گیری هایی که تا به امروز انجام شده است، الکترون حاوی هیچ عنصری نیست که بتواند زیرساخت آن را آشکار کند. اما برخی از دانشمندان بر این عقیده اند که این یک ذره باردار نقطه مانند است. همانطور که در ابتدای مقاله ذکر شد، بار الکتریکی الکترونیکی -1.602 * 10 -19 C است.

در حالی که یک الکترون یک ذره است، می تواند همزمان یک موج باشد. آزمایشی با دو شکاف امکان عبور همزمان آن از هر دوی آنها را تایید می کند. این در تضاد با خواص یک ذره است، جایی که عبور از یک شکاف در آن واحد امکان پذیر است.

در نظر گرفته می شود که الکترون ها دارای خواص فیزیکی یکسانی هستند. بنابراین، بازآرایی آنها، از دیدگاه مکانیک کوانتومی، منجر به تغییر در وضعیت سیستم نمی شود. تابع موج الکترونی ضد متقارن است. بنابراین، زمانی که الکترون های یکسان در همان حالت کوانتومی قرار می گیرند، محلول های آن ناپدید می شوند (اصل پائولی).

الکترون
الکترون

الکترون- سبک ترین ذره با بار منفی، جزء لاینفک یک اتم. الکترون در یک اتم با جاذبه الکترواستاتیکی به هسته مرکزی و دارای بار مثبت متصل می شود. دارای بار منفی e = 1.602 است. 10 -19 C، جرم m e = 0.511 MeV/c 2 = 9.11. 10 -28 گرم و 1/2 (به واحد ћ) بچرخانید، یعنی. فرمیون است گشتاور مغناطیسی الکترون μ e >>μ B است، که μ B = eћ/2m e c مگنتون بور است (سیستم واحدهای گاوسی استفاده می‌شود)، که با مدل یک ذره بدون ساختار نقطه‌مانند مطابقت دارد. با توجه به داده های تجربی، اندازه الکترون< 10 -17 см). В пределах точности эксперимента электрон стабильная частица. Его время жизни
τ e > 4.6. 10 26 ساله.
الکترون متعلق به کلاس لپتون ها است، یعنی. در برهمکنش قوی شرکت نمی کند (در دیگران شرکت می کند - الکترومغناطیسی، ضعیف و گرانشی). شرح برهم کنش الکترومغناطیسی یک الکترون توسط الکترودینامیک کوانتومی - یکی از شاخه های نظریه میدان کوانتومی - ارائه شده است. الکترون دارای یک ویژگی خاص ذاتی لپتون ها است - عدد لپتون الکترون + 1.
پاد ذره الکترون پوزیترون e + است که تنها در علائم بار الکتریکی، عدد لپتون و گشتاور مغناطیسی با الکترون تفاوت دارد.

ویژگی های اساسی الکترون

مشخصه	مقدار عددی
اسپین جی،
جرم m e c 2، MeV	0.51099892±0.00000004
شارژ برقی، آویز	- (1.60217653±0.00000014) 10 -19
گشتاور مغناطیسی، eћ/2m e c	1.0011596521859 ± 0.000000000038
زمان زندگی، سالها
عدد لپتون L e
اعداد لپتون L μ، L τ

الکترون، اولین ذره بنیادی که کشف شد، توسط جی جی تامسون در سال 1897 کشف شد. تامسون با مطالعه خصوصیات تخلیه گاز، نشان داد که پرتوهای کاتدی تولید شده در لوله تخلیه از ذرات ماده با بار منفی تشکیل شده است. او با انحراف پرتوهای کاتدی در میدان های الکتریکی و مغناطیسی، نسبت بار به جرم این ذرات را e/m = 6.7 10 17 واحد تعیین کرد. SGSE/g (مقدار مدرن 5.27·10 17 واحد SGSE/g). او نشان داد که پرتوهای کاتدی جریانی از ذرات سبک تر از اتم ها هستند و به ترکیب گاز وابسته نیستند. این ذرات الکترون نامیده می شدند. کشف الکترون و اثبات این واقعیت که همه اتم ها حاوی الکترون هستند اطلاعات مهمی در مورد ساختار داخلی اتم ارائه کرد.

معرفی………………………………………………………………………………………
بخش اصلی………………………………………………………………
	تعریف الکترون، کشف آن…………………………………………
	خواص الکترون……………………………………………………………………
	ساختار پوسته های الکترونیکی…………………………………..
	نتیجه گیری…………………………………………………………………
نتیجه……………………………………………………………………
کتابشناسی - فهرست کتب…………………………………………………………..
برنامه های کاربردی
پیوست 1………………………………………………………………

معرفی

اولین ایده در مورد اینکه اتم، الکترون و پوسته الکترونی چه چیزی هستند در کلاس هشتم به ما داده شد. اینها اصول اولیه بودند، ساده ترین توضیح درباره آنچه که بعداً پیچیده ترین ماده بود. برای من در کلاس هشتم ساده ترین توضیحات کافی بود. اما چندی پیش، 2-3 ماه پیش، من شروع به تعجب کردم که چگونه یک اتم واقعاً کار می کند، چگونه یک الکترون حرکت می کند، "اوربیتال الکترونی" در درک کامل آن چیست. در ابتدا سعی کردم خودم در مورد آن فکر کنم، اما، به نظر من، هیچ چیز "هوشمندانه" از آن بیرون نیامد. سپس شروع به مطالعه ادبیات اضافی کردم تا درک کاملی از دنیای خرد پیدا کنم و به سؤالاتی که برایم جالب بود پاسخ دهم. با هر سطر جدید از آنچه می خواندم، چیز جدیدی برایم آشکار می شد. در مرحله بعد، سعی کردم آنچه را که توانستم مطالعه کنم و به طور جزئی ارائه کنم (چون دانش چنین سطح بالایی در دانشگاه ها داده می شود و توسط دانشمندان بسیاری در سراسر جهان مطالعه می شود و درک چنین مطالبی برای یک دانش آموز بسیار دشوار است. به معنای کامل) در این مدت.

بخش اصلی

1. تعریف الکترون، کشف آن.

الکترون - پایدار، دارای بار منفی ذره بنیادی ، یکی از واحدهای ساختاری اساسی ماده است.

است فرمیون (یعنی دارد نیمه کامل چرخش ). اشاره دارد به لپتون ها (تنها ذره پایدار در بین لپتون های باردار). از الکترون تشکیل شده است لایه های الکترونی اتم ها ، جایی که تعداد و موقعیت آنها تقریباً همه چیز را تعیین می کند خواص شیمیایی مواد حرکت الکترون های آزاد باعث ایجاد پدیده هایی مانند جریان الکتریکی در هادی ها و خلاء می شود.

تاریخ افتتاحیه الکترون سال 1897 در نظر گرفته می شود که تامسون آزمایشی برای مطالعه پرتوهای کاتدی انجام شد. اولین تصاویر از مسیرهای الکترونی منفرد به دست آمد چارلز ویلسون با کمک اتاق مه

2. خواص الکترون.

الف- جرم و بار ذره.

بار الکترون غیرقابل تقسیم و برابر با -1.(35)·10-19 C است. اولین بار مستقیماً در آزمایشات توسط A.F. Ioffe (1911) و R. Millikan (1912) اندازه گیری شد. این کمیت به عنوان واحد اندازه گیری بار الکتریکی سایر ذرات بنیادی عمل می کند (برخلاف بار یک الکترون، بار اولیه معمولاً با علامت مثبت گرفته می شود). جرم الکترون 9.(40)·10-31 کیلوگرم است.

ب- عدم امکان توصیف یک الکترون از طریق قوانین کلاسیک مکانیک و الکترودینامیک.

برای مدت طولانی هیچ دانشی در مورد ساختار واقعی اتم وجود نداشت. در پایان قرن 19 - آغاز قرن 20. V. ثابت شد که اتم یک ذره پیچیده است که از ذرات ساده تر (بنیادی) تشکیل شده است. در سال 1911، بر اساس داده های تجربی، فیزیکدان انگلیسی E.رادرفوردیک مدل هسته ای از یک اتم با غلظت جرم تقریباً کل در حجم نسبتاً کمی پیشنهاد کرد. هسته یک اتم متشکل از پروتون و نوترون دارای بار مثبت است. اطراف آن توسط الکترون هایی احاطه شده است که بار منفی دارند.

توصیف حرکت الکترون ها در یک اتم از منظر مکانیک کلاسیک و الکترودینامیک غیرممکن است، زیرا:

اگر ادعا کنیم که یک الکترون (به عنوان یک جسم جامد) در یک مدار دایره ای بسته به دور هسته با V~ m/s حرکت می کند (یعنی از موقعیت مکانیک کلاسیک در نظر گرفته می شود)، در این صورت تحت تأثیر یک نیروی مرکزگرا باید در کوتاه ترین زمان ممکن (~ ثانیه) روی هسته یک اتم می افتد، که منجر به عدم وجود اتم به عنوان یک اتم و عدم وجود مولکول می شود، زیرا الکترون ها بین اتم ها برهم کنش دارند.

اگر الکترون را به عنوان جسم باردار در نظر بگیریم (یعنی از موقعیت الکترودینامیک در نظر گرفته شود)، ناگزیر باید توسط یک هسته با بار مثبت جذب شود و همچنین هنگام حرکت یک میدان الکترومغناطیسی ساطع می کند و انرژی را از دست می دهد، که به طور اجتناب ناپذیری از بین می رود. منجر به وضعیت مشابهی می شود که و در صورت بررسی از موضع مکانیک کلاسیک.

این چیزی است که نیلز بور نوشت:

ناکافی بودن الکترودینامیک کلاسیک برای تبیین خواص اتم بر اساس مدلی از نوع رادرفورد زمانی آشکار می شود که ساده ترین سیستم متشکل از یک هسته با بار مثبت با اندازه بسیار کوچک و یک الکترون در حال حرکت در مدار بسته به اطراف در نظر گرفته شود. هسته برای سادگی، فرض می کنیم که جرم الکترون در مقایسه با جرم هسته ناچیز است و سرعت الکترون ها در مقایسه با سرعت نور کم است.

اجازه دهید ابتدا فرض کنیم که انتشار انرژی وجود ندارد. در این صورت، الکترون در مدارهای بیضوی ثابت حرکت خواهد کرد... حال اثر تابش انرژی را در نظر بگیرید، همانطور که معمولاً با شتاب الکترون اندازه گیری می شود. در این صورت، الکترون دیگر در مدارهای ثابت حرکت نخواهد کرد. انرژی W به طور مداوم کاهش می یابد و الکترون به هسته نزدیک می شود و مدارهای کوچکتر را با فرکانس روزافزون توصیف می کند. در حالی که الکترون به طور متوسط ​​انرژی جنبشی به دست می آورد، سیستم به عنوان یک کل انرژی خود را از دست می دهد. این روند تا زمانی ادامه می یابد که اندازه مدارها به همان ترتیب اندازه الکترون ها یا هسته شود. یک محاسبه ساده نشان می دهد که انرژی ساطع شده در طول این فرآیند به طور غیرقابل اندازه گیری بیشتر از انرژی ساطع شده در طی فرآیندهای مولکولی معمولی است. بدیهی است که رفتار چنین سیستمی با آنچه در طبیعت برای یک سیستم اتمی اتفاق می افتد کاملاً متفاوت است. اولا، اتم های واقعی برای مدت طولانی دارای اندازه ها و فرکانس های خاصی هستند. بعلاوه، به نظر می رسد که اگر هر فرآیند مولکولی را در نظر بگیریم، پس از انتشار مقدار معینی از انرژی مشخصه سیستم ساطع شده، این سیستم همیشه در حالت تعادل پایدار قرار می گیرد که در آن فواصل بین ذرات برابر خواهد بود. همان ترتیب بزرگی که قبل از این فرآیند وجود داشت.

ب. فرضیه های بور.

مفروضات اساسی فرموله شده است نیلز بور V 1913 برای توضیح الگو طیف خطی اتم هیدروژن و یون های هیدروژن مانند، و همچنین کوانتومی ماهیت انتشار و جذب سوتا. بور از آنجا آمد مدل اتمی سیاره ای رادرفورد

· اتم فقط می تواند در حالت های ثابت یا کوانتومی خاصی باشد که هر کدام انرژی خاصی دارند. در حالت ساکن، اتم امواج الکترومغناطیسی ساطع نمی کند.

· الکترون در اتم ، بدون از دست دادن انرژی، در امتداد مدارهای دایره ای گسسته خاصی حرکت می کند که برای آن تکانه زاویه ای کوانتیزه می شود . وجود یک الکترون در مدار تعیین کننده انرژی آنهاست حالت های ساکن

هنگامی که یک الکترون از یک مدار (سطح انرژی) به یک مدار حرکت می کند، گسیل یا جذب می شود. کوانتوم انرژی ساعتν = En − Em , جایی که En; Em – سطوح انرژی ، که بین آن انتقال صورت می گیرد. هنگام حرکت از یک سطح بالا به یک سطح پایین، انرژی ساطع می شود، زمانی که از یک سطح پایین تر به یک سطح بالاتر حرکت می کند.

الف) «تعادل دینامیکی یک سیستم در حالت های ساکن را می توان با استفاده از مکانیک معمولی در نظر گرفت، در حالی که انتقال یک سیستم از یک حالت ساکن به حالت دیگر بر این اساس قابل تفسیر نیست.

ب) انتقال نشان داده شده با انتشار تشعشعات تک رنگ همراه است، که برای آن رابطه بین فرکانس و مقدار انرژی آزاد شده دقیقاً همان چیزی است که توسط نظریه پلانک ارائه شده است ... "

به بور اجازه داد تا نظریه ساختار اتمی خود را فرموله کند مدل اتم بور

این یک مدل نیمه کلاسیک از اتم است که بر اساس نظریه رادرفورد در مورد ساختار اتم است. بور با استفاده از مفروضات فوق و قوانین مکانیک کلاسیک، یعنی برابری نیروی جاذبه الکترون از سمت هسته و نیروی گریز از مرکز وارد بر الکترون دوار، مقادیر زیر را برای شعاع یک الکترون ساکن به دست آورد. مدار و انرژی الکترون واقع در این مدار:

https://pandia.ru/text/78/008/images/image006_77.gif" alt="m_e" width="24" height="12"> - масса электрона, Z - количество протонов в ядре, - диэлектрическая постоянная, e - заряд электрона.!}

این دقیقاً بیان انرژی است که با استفاده از آن می توان به دست آورد معادله شرودینگر حل مسئله حرکت الکترون در میدان کولن مرکزی.

شعاع اولین مدار در اتم هیدروژن R0=5.(36)·10-11 متر که اکنون نامیده می شود شعاع بور ، یا واحد اتمی طول و به طور گسترده در فیزیک مدرن استفاده می شود. انرژی اولین مدار eV است انرژی یونیزاسیون اتم هیدروژن

نکته: این مدل یک کاربرد تقریبی از قوانین الکترودینامیک با برخی فرضیات برای توضیح حرکت الکترون است. در اتم هیدروژنبرای سیستم های پیچیده تر با تعداد زیادی الکترون، این نظریه غیرقابل قبول است. این نتیجه قوانین کوانتومی کلی تر است.

جی. دوگانگی موج - ذره

در مکانیک کلاسیک دو نوع حرکت در نظر گرفته می شود: حرکت بدن با محلی سازی یک جسم متحرک در هر نقطه از مسیر در یک نقطه خاص از زمان و حرکت موج ، در فضای محیط بی محلی شده است. برای اجسام خرد چنین تمایز حرکت غیرممکن است. این ویژگی حرکت را دوگانگی موج - ذره می نامند.

دوگانگی موج - ذره - توانایی یک ریزذره با جرم، اندازه و بار برای نشان دادن همزمان خواص مشخصه امواج، به عنوان مثال، توانایی پراش. بسته به این که ذرات چه خواصی را مورد مطالعه قرار می دهند، آنها یک یا ویژگی دیگری را از خود نشان می دهند.

نویسنده ایده دوگانگی موج-ذره بود الف. انیشتین او پیشنهاد کرد که کوانتوم های تابش الکترومغناطیسی - فوتون ها - را به عنوان ذراتی که با سرعت نور حرکت می کنند و جرم سکون صفر دارند در نظر بگیریم. انرژی آنها برابر است E = mc 2 = ساعتν = hc / λ ,

جایی که متر- جرم فوتون، با- سرعت نور در خلاء ساعت- ثابت پلانک، ν - فرکانس تابش، λ - طول موج.

در سال 1924، فیزیکدان فرانسوی لویی دو بروگلی این ایده را مطرح کرد که ماهیت موجی انتشار ایجاد شده برای فوتون ها جهانی است. باید برای هر ذره ای با تکانه ظاهر شود. همه ذرات با تکانه محدود دارای خواص موج هستند، به ویژه، آنها در معرض دخالت و انکسار .

فرمول د بروگلی وابستگی طول موج مرتبط با یک ذره متحرک ماده را به تکانه ذره مشخص می کند:

جرم ذره کجاست، سرعت آن چقدر است، - ثابت پلانک . امواج مورد بحث را امواج د بروگلی می نامند. فرمول د بروگلی آزمایشات مربوط به پراکندگی الکترون ها و سایر ذرات روی کریستال ها و عبور ذرات از مواد به طور تجربی تأیید می شود. نشانه ای از فرآیند موج در تمام این آزمایش ها، الگوی پراش توزیع الکترون ها (یا ذرات دیگر) در گیرنده های ذرات است.

دبرولی موج می زند دارای ماهیت خاصی است که در میان امواج مورد مطالعه در فیزیک کلاسیک هیچ تشابهی ندارد: مدول مجذور دامنه موج دو بروگلی در یک نقطه معین، معیاری از احتمال تشخیص یک ذره در آن نقطه است. الگوهای پراشی که در آزمایش‌ها مشاهده می‌شوند، جلوه‌ای از یک الگوی آماری هستند که بر اساس آن ذرات به مکان‌های خاصی در گیرنده‌ها می‌افتند - جایی که شدت موج دو بروگلی بیشتر است. ذرات در مکان هایی که طبق تفسیر آماری، مدول مربع دامنه "موج احتمال" ناپدید می شود، شناسایی نمی شوند.

این نظریه آغاز توسعه مکانیک کوانتومی بود. در حال حاضر، مفهوم دوگانگی موج-ذره فقط مورد توجه تاریخی است، زیرا تنها به عنوان یک تفسیر عمل می کند، راهی برای توصیف رفتار اجسام کوانتومی، انتخاب قیاس هایی برای آن از فیزیک کلاسیک. در واقع، اجسام کوانتومی نه امواج کلاسیک هستند و نه ذرات کلاسیک، و فقط با تقریبی خاصیت اول یا دوم را به دست می آورند.

د. اصل عدم قطعیت هایزنبرگ.

در سال 1927، یک فیزیکدان نظری آلمانی که در. هایزنبرگ اصل عدم قطعیت را که شامل عدم امکان اساسی تعیین دقیق موقعیت یک ریز ذره در فضا و تکانه آن است، فرموله کرد:

Δ px · Δ ایکس ≥ ساعت/ 2π،

جایی که Δ px = متر Δ vx x - عدم قطعیت (خطا در تعیین) تکانه ریز شی در امتداد مختصات ایکس; Δ ایکس- عدم قطعیت (خطا در تعیین) موقعیت ریز شی در امتداد این مختصات.

بنابراین، هرچه سرعت دقیق‌تر تعیین شود، اطلاعات کمتری در مورد مکان ذره وجود دارد و بالعکس.

بنابراین، برای یک میکروذره (در این مورد، یک الکترون)، مفهوم مسیر حرکت غیرقابل قبول می شود، زیرا با مختصات و تکانه خاص ذره مرتبط است. ما فقط می توانیم در مورد احتمال تشخیص آن در برخی مناطق فضا صحبت کنیم.

انتقالی از "مدار حرکت" الکترون ها که توسط بور معرفی شده بود به این مفهوم وجود داشت اوربیتال ها - مناطقی از فضا که احتمال حضور الکترون در آنها حداکثر است.

3. ساختار پوسته های الکترونیکی.

پوسته الکترونی یک اتم – ناحیه فضای محل احتمالی الکترون ها که با همان مقدار عدد کوانتومی اصلی مشخص می شود nو در نتیجه در سطوح انرژی نزدیک قرار دارد. تعداد الکترون ها در هر پوسته الکترونی از حداکثر مقدار معینی تجاوز نمی کند.

پوسته الکترونی یک اتم – این یک مجموعه است اوربیتال های اتمی با همان مقدار عدد کوانتومی اصلی n.

آ) مفهوم اوربیتال اتمی.

اوربیتال اتمی – تک الکترون است تابع موج در یک میدان الکتریکی کروی متقارن هسته اتم، که توسط اصلی ارائه شده است n، مداری لو مغناطیسی متراعداد کوانتومی

1) تابع موج - یک تابع پیچیده که وضعیت یک سیستم مکانیکی کوانتومی را توصیف می کند. (اتم هیدروژن به عنوان ساده ترین سیستم کوانتومی پذیرفته شده است. بر اساس آن است که تمام محاسبات مربوط به تابع موج انجام می شود.)

مهمترین چیز معنای فیزیکی تابع موج است. از موارد زیر تشکیل شده است:

« چگالی احتمالی مکان یک ذره در یک نقطه معین از فضا در یک لحظه معین از زمان برابر در نظر گرفته می شودمربع قدر مطلقتابع موج این حالت در نمایش مختصات.

تابع موج سیستم A ذرات شامل مختصات همه ذرات است: ψ(1,2,...,A,t).

مدول مجذور تابع موج یک ذره منفرد |ψ(,t)|2 = ψ*(,t)ψ(,t) احتمال تشخیص ذره را در زمان t در نقطه ای از فضا می دهد که با مختصات توصیف شده است. یعنی |ψ(,t) |2dv ≡ |ψ(x, y, z, t)|2dxdydz احتمال یافتن ذره ای در ناحیه ای از فضا با حجم dv = dxdydz در اطراف نقطه x, y, z است. به همین ترتیب، احتمال یافتن در زمان t یک سیستم A از ذرات با مختصات 1,2,...,A در یک عنصر حجمی فضای چندبعدی با مقدار |ψ(1,2,...,A, t به دست می آید. )|2dv1dv2...dvA .

اصل عدم قطعیت هایزنبرگ محدودیت هایی را بر دقت محاسبات تابع موج اعمال می کند.

مقدار تابع موج با حل به اصطلاح پیدا می شود معادلات شرودینگر

2) معادله شرودینگر - معادله ای که تغییر در فضا و زمان را توصیف می کند حالت خالص (کوانتومی). ، داده شده تابع موج.

در سال 1926 توسط یک فیزیکدان آلمانی پیشنهاد شد E. شرودینگر برای توصیف وضعیت یک الکترون در اتم هیدروژن.

3) معنای فیزیکی تابع موج درک معنای هندسی اوربیتال اتمی را ممکن می سازد که به شرح زیر است:

«اوربیتال اتمی ناحیه‌ای از فضا است که با سطحی با چگالی برابر محدود شده استاحتمالاتیاشارژ. چگالی احتمال در سطح مرزی بر اساس مشکل حل شده انتخاب می شود، اما معمولاً به گونه ای است که احتمال یافتن الکترون در یک منطقه محدود در محدوده مقادیر 0.9 - 0.99 قرار دارد.

4) اعداد کوانتومی – اینها اعدادی هستند که شکل اوربیتال، انرژی و تکانه زاویه ای الکترون را تعیین می کنند.

عدد کوانتومی اصلی nمی تواند هر عدد صحیح مثبتی را بگیرد که از یک شروع می شود ( n= 1،2،3، … ∞) و انرژی کل الکترون را در یک اوربیتال معین (سطح انرژی) تعیین می کند:

انرژی برای n= ∞ مطابقت دارد انرژی یونیزاسیون تک الکترون برای یک سطح انرژی معین

· عدد کوانتومی مداری (که عدد کوانتومی اضافی یا مکمل نیز نامیده می شود) تعیین می کند حرکت زاویه ای الکترون و می تواند مقادیر صحیح را از 0 تا n - 1 (ل = 0,1, …, n - 1). تکانه در این مورد توسط رابطه داده می شود

اوربیتال‌های اتمی معمولاً با حروف شماره مداری آنها نام‌گذاری می‌شوند:

نامگذاری حروف برای اوربیتال های اتمی از توصیف خطوط طیفی در طیف های اتمی آمده است: س (تیز) - یک سری تیز در طیف اتمی، پ (اصلی)- خانه، د (پراکنده) - پراکنده، f (اساسی) - اساسی.

· عدد کوانتومی مغناطیسی میلی لیتر

حرکت الکترون در مدار بسته باعث پیدایش میدان مغناطیسی می شود. وضعیت الکترون که توسط گشتاور مغناطیسی مداری الکترون (در نتیجه حرکت آن در مدار) تعیین می شود، با عدد کوانتومی سوم مشخص می شود - میلی لیتر مغناطیسیاین عدد کوانتومی جهت گیری اوربیتال در فضا را مشخص می کند، و بیانگر طرح ریزی تکانه زاویه ای مداری بر روی جهت میدان مغناطیسی است.

با توجه به جهت اوربیتال نسبت به جهت بردار قدرت میدان مغناطیسی خارجی، عدد کوانتومی مغناطیسی می تواند مقادیر هر اعداد صحیح، اعم از مثبت و منفی، از - l تا +l، از جمله 0 را بگیرد. ، مجموعاً (2l + 1) مقادیر. به عنوان مثال، زمانی که l = 0، میلی لیتر= - 1, 0, +1.

بدین ترتیب، میلی لیتراندازه نمایی بردار تکانه زاویه ای مداری را بر روی جهت انتخاب شده مشخص می کند. به عنوان مثال، یک اوربیتال p در یک میدان مغناطیسی را می توان در فضا در 3 موقعیت مختلف جهت گیری کرد. [ 9. 55]

5) پوسته ها

پوسته های الکترونیکی با حروف مشخص می شوند K، L، M، N، O، P، Qیا اعداد از 1 تا 7. سطوح فرعی پوسته با حروف نشان داده می شوند s، p، d، f، g، h، iیا اعداد از 0 تا 6. الکترون‌های لایه بیرونی انرژی بیشتری دارند و در مقایسه با الکترون‌های لایه‌های داخلی، دورتر از هسته قرار دارند، که باعث می‌شود آنها در تجزیه و تحلیل رفتار اتم در واکنش‌های شیمیایی اهمیت بیشتری داشته باشند. به عنوان یک هادی، زیرا اتصال آنها با هسته ضعیف تر است و راحت تر می شکند.

6) سطوح فرعی

هر پوسته از یک یا چند سطح فرعی تشکیل شده است که هر کدام از اوربیتال های اتمی تشکیل شده است. به عنوان مثال، اولین پوسته (K) از یک زیر لایه "1s" تشکیل شده است. پوسته دوم (L) از دو سطح فرعی 2s و 2p تشکیل شده است. پوسته سوم از "3s"، "3p" و "3d" تشکیل شده است.

برای توضیح کامل ساختار پوسته های الکترونی، باید به 3 نکته بسیار مهم زیر اشاره کرد:

1) اصل پائولی

توسط فیزیکدان سوئیسی دبلیو پاولی در سال 1925 فرموله شد. به شرح زیر است:

یک اتم نمی تواند دو الکترون داشته باشد که خواص یکسانی داشته باشند.

در واقع این اصل اساسی تر است. برای همه فرمیون ها کاربرد دارد.

2) اصل کمترین انرژی

در یک اتم، هر الکترون به گونه‌ای قرار می‌گیرد که انرژی آن حداقل باشد (که مربوط به بیشترین ارتباط آن با هسته است).

از آنجایی که انرژی یک الکترون در حالت پایه با عدد کوانتومی اصلی n و عدد کوانتومی ثانویه l تعیین می شود، ابتدا آن سطوح فرعی که مجموع مقادیر اعداد کوانتومی n و l کوچکترین هستند، پر می شوند.

بر این اساس برای اولین بار در سال 1961 یک موضع کلی را تدوین کرد که بیان داشت:

الکترون در حالت پایه سطحی را اشغال می کند که دارای حداقل مقدار نیستn، و با کوچکترین مقدار جمعn+ ل.

3) قانون هوند

در این مقدارل(یعنی در یک سطح فرعی خاص) الکترون ها به گونه ای مرتب شده اند که اسپین کل حداکثر باشد.

برای مثال، اگر لازم باشد سه الکترون در سه سلول p یک اتم نیتروژن توزیع شوند، هر کدام در یک سلول جداگانه قرار می گیرند، یعنی در سه اوربیتال p مختلف قرار می گیرند:

نتیجه گیری:

1) حرکت و خواص الکترون را نمی توان با قوانین کلاسیک مکانیک و الکترودینامیک توصیف کرد. الکترون را فقط می توان در چارچوب فیزیک کوانتومی توصیف کرد.

2) الکترون مدار چرخش مشخصی ندارد. یک الکترون "ابر" در اطراف هسته وجود دارد، جایی که الکترون در هر نقطه از فضا در هر زمان قرار دارد.

3) الکترون دارای خواص یک ذره و یک موج است.

4) روش های فیزیکی و ریاضی مختلفی برای توصیف ویژگی های یک الکترون وجود دارد.

5) اوربیتال های اتمی که هر کدام از 2 الکترون بیشتر تشکیل نشده اند، پوسته الکترونیکی اتم را تشکیل می دهند که الکترون های آن در تشکیل پیوندهای بین اتمی در مولکول ها شرکت می کنند.

نتیجه.

در مدرسه، در مرحله اولیه، آنها به طور کامل درک واقعی از ساختار اتم و الکترون را آشکار نمی کنند. برای درک بهتر ساختار آن، مطالعه ادبیات اضافی ضروری است. و هر کسی که به این موضوع علاقه دارد، از هر فرصتی برخوردار است تا دانش خود را عمیق تر کند و حتی به دانش میکروذرات کمک کند.

دانش اولیه از قوانین فیزیک برای توصیف کامل اجسام ریزجهان، در این مورد الکترون ها، کافی نیست.

بدون درک مبانی کیهان، مفاهیم بنیادی جهان خرد، درک کلان و ابر جهان اطراف ما غیرممکن است.

کتابشناسی - فهرست کتب

1. ویکیپدیا. مقاله «اوربیتال اتمی».

2. ویکیپدیا. "تابع موج".

3. ویکیپدیا. مقاله "کشف الکترون".

4. ویکیپدیا. مقاله «اصول بور».

5. ویکیپدیا. "معادله شرودینگر".

6. ویکیپدیا. مقاله "الکترون".

7. ، . خواننده فیزیک: کتاب درسی برای دانش آموزان" ص 168: از مقاله N. Bohr "در مورد ساختار اتم و مولکول ها". بخش اول. "اتصال الکترون ها توسط یک هسته مثبت".

8. بخش MITHT. مبانی ساختار ماده.

9. , . آغاز شیمی.

پیوست 1

1. سر جوزف جان تامسون(18 دسامبر 1856 - 30 اوت 1940) - فیزیکدان انگلیسی که الکترون را کشف کرد، برنده جایزه نوبل فیزیک در سال 1906. بیشتر آثار او به پدیده های الکتریکی و اخیراً به ویژه به عبور الکتریسیته از گازها و مطالعه اشعه ایکس و بکرل اختصاص دارد.

2. چارلز تامسون ریس ویلسون(14 فوریه 1869، گلنکورز - 15 نوامبر 1959، کارلوپس، حومه ادینبورگ) - فیزیکدان اسکاتلندی، برای توسعه اتاق ابر به نام او، که "روشی برای تشخیص بصری مسیر ذرات باردار الکتریکی با استفاده از تراکم بخار، ویلسون در سال 1927 (به طور مشترک با آرتور کامپتون) جایزه نوبل فیزیک را دریافت کرد.

3. ارنست رادرفورد(30 اوت 1871، Spring Grove - 19 اکتبر 1937، کمبریج) - فیزیکدان بریتانیایی نیوزیلندی الاصل. او که به عنوان "پدر" فیزیک هسته ای شناخته می شود، مدل سیاره ای اتم را ایجاد کرد. برنده جایزه نوبل شیمی در سال 1908.

4. نیلز هنریک دیوید بور(7 اکتبر 1885، کپنهاگ - 18 نوامبر 1962، کپنهاگ) - فیزیکدان نظری و شخصیت عمومی دانمارکی، یکی از بنیانگذاران فیزیک مدرن. برنده جایزه نوبل فیزیک (1922). او عضو بیش از 20 آکادمی علوم در سراسر جهان بود، از جمله یک عضو افتخاری خارجی آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی (1929؛ عضو متناظر از 1924).

بور به عنوان خالق اولین نظریه کوانتومی اتم و یکی از شرکت کنندگان فعال در توسعه پایه های مکانیک کوانتومی شناخته می شود. او همچنین سهم قابل توجهی در توسعه نظریه هسته اتم و واکنش های هسته ای، فرآیندهای تعامل ذرات بنیادی با محیط داشت.

5. آلبرت انیشتین 14 مارس 1879، اولم، وورتمبرگ، آلمان - 18 آوریل 1955، پرینستون، نیوجرسی، ایالات متحده آمریکا) - فیزیکدان نظری، یکی از بنیانگذاران فیزیک نظری مدرن، برنده جایزه نوبل فیزیک در سال 1921، شخصیت عمومی و انسان شناس. در آلمان (1879-1893، 1914-1933)، سوئیس (1893-1914) و ایالات متحده آمریکا (1933-1955) زندگی کرد. دکتر افتخاری حدود 20 دانشگاه پیشرو در جهان، عضو بسیاری از آکادمی های علوم، از جمله عضو افتخاری خارجی آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی (1926). نویسنده کتاب ها و مقالات فراوان. نویسنده مهم ترین نظریه های فیزیکی: نظریه نسبیت عام، نظریه کوانتومی اثر فوتوالکتریک و ....

6. ریموند، هفتمین دوک بروگلی، بیشتر به عنوان شناخته شده است لویی دو بروگلی(15 اوت 1892، دیپ - 19 مارس 1987، لووسین) - فیزیکدان نظری فرانسوی، یکی از بنیانگذاران مکانیک کوانتومی، برنده جایزه نوبل فیزیک برای سال 1929، عضو آکادمی علوم فرانسه (از سال 1933) و دائمی آن منشی (از سال 1942)، عضو آکادمی فرانسه (از 1944).

لویی دو بروگلی نویسنده آثاری درباره مسائل بنیادی نظریه کوانتومی است. او فرضیه ای در مورد خواص موجی ذرات ماده (امواج دو بروگلی یا امواج ماده) ایجاد کرد که پایه و اساس توسعه مکانیک موجی را ایجاد کرد. او تفسیری اصلی از مکانیک کوانتومی ارائه کرد، نظریه نسبیتی ذرات با اسپین دلخواه، به‌ویژه فوتون‌ها (نظریه نور نوترینویی) را توسعه داد، به مسائل رادیوفیزیک، نظریه‌های میدان کلاسیک و کوانتومی، ترمودینامیک و سایر شاخه‌های فیزیک پرداخت.

7. ورنر کارل هایزنبرگ(آلمانی: 5 دسامبر 1901، وورتسبورگ - 1 فوریه 1976، مونیخ) - فیزیکدان نظری آلمانی، یکی از خالقان مکانیک کوانتومی. برنده جایزه نوبل فیزیک (1932). عضو تعدادی از آکادمی ها و انجمن های علمی در سراسر جهان.

8. اروین رودولف جوزف الکساندر شرودینگر(12 اوت 1887، وین - 4 ژانویه 1961، همانجا) - فیزیکدان نظری اتریشی، یکی از خالقان مکانیک کوانتومی. برنده جایزه نوبل فیزیک (1933). عضو تعدادی از آکادمی های علوم در سراسر جهان، از جمله یک عضو خارجی آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی (1934).

شرودینگر دارای تعدادی از نتایج اساسی در زمینه نظریه کوانتومی است که اساس مکانیک موج را تشکیل می دهد: او معادلات موج (معادلات شرودینگر ثابت و وابسته به زمان) را فرموله کرد، یک نظریه آشفتگی موج-مکانیکی ایجاد کرد، و راه حل هایی برای یک عدد به دست آورد. از مشکلات خاص شرودینگر یک تفسیر اصلی از معنای فیزیکی تابع موج ارائه کرد. او نویسنده مقالات متعددی در زمینه های مختلف فیزیک است: مکانیک آماری و ترمودینامیک، فیزیک دی الکتریک، نظریه رنگ، الکترودینامیک، نسبیت عام و کیهان شناسی. او چندین تلاش برای ایجاد یک نظریه میدان یکپارچه انجام داد.

فرمیون- طبق مفاهیم علمی مدرن: ذرات بنیادی تشکیل دهنده ماده. فرمیون ها شامل کوارک ها، الکترون ها، میون ها، تاو لپتون و نوترینوها هستند. در فیزیک، یک ذره (یا شبه ذره) با مقدار اسپین نیم عدد صحیح. آنها نام خود را به افتخار فیزیکدان انریکو فرمی گرفتند.

لپتون ها- فرمیون ها، یعنی اسپین آنها 1/2 است. لپتون‌ها همراه با کوارک‌ها، کلاس فرمیون‌های بنیادی را تشکیل می‌دهند - ذراتی که ماده را تشکیل می‌دهند و تا آنجا که مشخص است، ساختار داخلی ندارند.

طیف خطی هیدروژن(یا سری طیفی هیدروژن) –مجموعه‌ای از خطوط طیفی که هنگام انتقال الکترون‌ها از هر یک از سطوح ساکن پوشاننده به یک سطح زیرین، که خط اصلی برای یک سری معین است، به دست می‌آید.

تکانه -کمیتی که بستگی به این دارد که چه مقدار جرم از یک جسم معین می چرخد، چگونه نسبت به محور چرخش توزیع می شود و با چه سرعتی چرخش اتفاق می افتد.

حالت ساکنحالت یک سیستم کوانتومی است که در آن انرژی و سایر کمیت های دینامیکی که حالت کوانتومی را مشخص می کنند تغییر نمی کنند.

حالت کوانتومی- هر حالت ممکنی که یک سیستم کوانتومی می تواند در آن باشد.

در مکانیک موج با یک تابع موج توصیف می شود.

الکترون. آموزش و ساختار الکترون. تک قطبی مغناطیسی یک الکترون

(ادامه)

بخش 4. ساختار الکترون.

4.1. الکترون یک ذره دو جزئی است که فقط از دو میدان فوق چگال (متراکم، متمرکز) تشکیل شده است - میدان الکتریکی - منهای و میدان مغناطیسی - N. که در آن:

الف) چگالی الکترون حداکثر ممکن در طبیعت است.

ب) ابعاد الکترون (D = 10 -17 سانتی متر یا کمتر) - حداقل در طبیعت؛

ج) مطابق با نیاز به حداقل رساندن انرژی، همه ذرات - الکترون ها، پوزیترون ها، ذرات با بار کسری، پروتون ها، نوترون ها و غیره باید شکل کروی داشته باشند (و داشته باشند).

د) به دلایل هنوز ناشناخته، صرف نظر از ارزش انرژی فوتون "والد"، مطلقاً تمام الکترون ها (و پوزیترون ها) از نظر پارامترهای خود کاملاً یکسان متولد می شوند (به عنوان مثال، جرم مطلقاً همه الکترون ها و پوزیترون ها 0.511 MeV است).

4.2. "به طور قابل اعتماد ثابت شده است که میدان مغناطیسی یک الکترون همان خاصیت جدایی ناپذیر جرم و بار آن است. میدان‌های مغناطیسی همه الکترون‌ها و جرم‌ها و بارهای آنها یکسان است (ج) این به طور خودکار به ما امکان می‌دهد تا در مورد هم ارزی جرم و بار الکترون نتیجه‌گیری کنیم، یعنی جرم الکترون. معادل بار است و بالعکس - بار الکترون معادل جرم است (برای پوزیترون - به طور مشابه).

4.3. این خاصیت هم ارزی در مورد ذرات با بارهای کسری (2/3+) و (1/3-) که اساس کوارک ها هستند نیز صدق می کند. یعنی: جرم پوزیترون، الکترون و همه ذرات کسری معادل بار آنهاست و بالعکس - بارهای این ذرات معادل جرم است. بنابراین بار ویژه الکترون، پوزیترون و تمام ذرات کسری یکسان (const) و برابر با 10*1.76 است. 11 Kl/kg

4.4. زیرا کوانتوم اولیه انرژی به طور خودکار یک کوانتوم اولیه جرم است، پس جرم الکترون (با در نظر گرفتن وجود ذرات کسری 1/3 و 2/3) باید داشته باشد.ارزش های ، مضرب جرم سه نیمه کوانتومی منفی. (همچنین نگاه کنید به "فوتون. ساختار فوتون. اصل حرکت. پاراگراف 3.4.)

4.5. تعیین ساختار درونی یک الکترون به دلایل بسیاری بسیار دشوار است، با این حال، توجه به تأثیر دو جزء (الکتریکی و مغناطیسی) بر ساختار داخلی الکترون، حداقل برای اولین تقریب، بسیار جالب است. شکل را ببینید. 7.

شکل 7. ساختار داخلی الکترون، گزینه ها:

انتخاب 1. هر جفت لوب های نیمه کوانتومی منفی، «میکروالکترون» را تشکیل می دهند، که سپس یک الکترون را تشکیل می دهند. در این مورد، تعداد "ریزالکترون ها" باید مضرب سه باشد.

گزینه 2. الکترون یک ذره دو جزئی است که از دو تک قطبی نیمکره ای مستقل - الکتریکی (-) و مغناطیسی (N) تشکیل شده است.

گزینه شماره 3. الکترون یک ذره دو جزئی است که از دو تک قطبی - الکتریکی و مغناطیسی تشکیل شده است. در این حالت، یک تک قطب مغناطیسی کروی در مرکز الکترون قرار دارد.

گزینه شماره 4. گزینه های دیگر

ظاهراً زمانی می‌توان گزینه‌ای را در نظر گرفت که میدان‌های الکتریکی (-) و مغناطیسی (N) در داخل یک الکترون نه تنها به صورت تک‌قطبی‌های فشرده، بلکه به شکل یک ماده همگن وجود داشته باشند، یعنی یک ماده عملاً بدون ساختار را تشکیل دهند. ? کریستالی؟ همگن؟ ذره با این حال، این بسیار مشکوک است.

4.6. هر یک از گزینه های پیشنهادی برای بررسی مزایا و معایب خاص خود را دارد، به عنوان مثال:

الف) گزینه های شماره 1. الکترون‌های این طرح به راحتی می‌توانند ذرات کسری با جرم و بار مضرب 1/3 را تشکیل دهند، اما در عین حال توضیح میدان مغناطیسی خود الکترون را دشوار می‌کنند.

ب) گزینه شماره 2. این الکترون هنگام حرکت به دور هسته یک اتم، با تک قطبی الکتریکی خود دائماً به سمت هسته جهت گیری می کند و بنابراین می تواند تنها دو گزینه برای چرخش حول محور خود داشته باشد - در جهت عقربه های ساعت یا خلاف جهت عقربه های ساعت (به استثنای پائولی؟) و غیره.

4.7. هنگام در نظر گرفتن گزینه های نشان داده شده (یا جدید پیشنهاد شده)، ضروری است که خواص و ویژگی های واقعی الکترون را در نظر بگیرید و همچنین تعدادی از الزامات اجباری را در نظر بگیرید، به عنوان مثال:

وجود میدان الکتریکی (شارژ)؛

وجود میدان مغناطیسی؛

هم ارزی برخی از پارامترها، به عنوان مثال: جرم یک الکترون معادل بار آن است و بالعکس.

توانایی تشکیل ذرات کسری با جرم و بار مضرب 1/3.

در دسترس بودن مجموعه ای از اعداد کوانتومی، اسپین و غیره.

4.8. الکترون به صورت یک ذره دو جزئی ظاهر شد که در آن یک نیمه (1/2) یک میدان الکتریکی متراکم شده منهای (تک قطبی الکتریکی منهای) و نیمه دوم (1/2) یک میدان مغناطیسی متراکم شده (تک قطبی مغناطیسی) است. -N). با این حال، باید در نظر داشت که:

میدان های الکتریکی و مغناطیسی تحت شرایط خاصی می توانند یکدیگر را تولید کنند (به یکدیگر تبدیل شوند).

یک الکترون نمی تواند یک ذره تک جزئی باشد و 100٪ از یک میدان منهای تشکیل شده باشد، زیرا یک میدان منهای باردار منفرد به دلیل نیروهای دافعه تجزیه می شود. به همین دلیل است که باید یک جزء مغناطیسی در داخل الکترون وجود داشته باشد.

4.9. متأسفانه در این کار امکان تحلیل کامل تمامی مزایا و معایب گزینه های پیشنهادی و انتخاب تنها گزینه صحیح برای ساختار داخلی الکترون وجود ندارد.

بخش 5. "ویژگی های موجی الکترون."

5.1. «در پایان سال 1924. دیدگاهی که بر اساس آن پرتوهای الکترومغناطیسی تا حدی مانند امواج و تا حدی مانند ذرات رفتار می کند، به طور کلی پذیرفته شد... و در این زمان بود که لوئی دو بروگلی فرانسوی، که در آن زمان دانشجوی کارشناسی ارشد بود، ایده درخشانی داشت: چرا همان چیزی نمی تواند برای ماده باشد؟ لویی دو بروگلی بر روی ذرات برخلاف کاری که انیشتین روی امواج نور انجام داد، انجام داد. انیشتین امواج الکترومغناطیسی را به ذرات نور مرتبط کرد. دو بروگلی حرکت ذرات را با انتشار امواج مرتبط می کند که آنها را امواج ماده می نامد. فرضیه دی بروگلی مبتنی بر تشابه معادلات توصیف کننده رفتار پرتوهای نور و ذرات ماده بود و ماهیت کاملاً نظری داشت. حقایق تجربی برای تأیید یا رد آن لازم بود.»

5.2. در سال 1927، فیزیکدانان آمریکایی K. Davisson و K. Germer کشف کردند که وقتی الکترون ها از سطح یک کریستال نیکل "بازتاب" می شوند، ماکزیمم ها در زوایای خاصی از بازتاب ظاهر می شوند. داده های مشابه (ظاهر حداکثر) قبلاً از مشاهده پراش امواج اشعه ایکس بر روی ساختارهای کریستالی در دسترس بود. بنابراین، ظاهر این ماکزیمم ها در پرتوهای الکترونی بازتابی را نمی توان به هیچ وجه توضیح داد، مگر بر اساس ایده هایی در مورد امواج و پراش آنها. "(ج)

5.3. با این حال، در نظر گرفتن روند ظاهر شدن خواص جسمی یک فوتون که در این کار مشخص شده است (نگاه کنید به شکل 5.) به ما امکان می دهد تا نتایج کاملاً واضحی بگیریم:

الف) با کاهش طول موج از 10 -4 تا 10 - 10 (C) (C) (C) (C) (C) چگالی میدان های الکتریکی و مغناطیسی فوتون را ببینید

(C)(C)(C)(C)(C)(C)(C)(C)(C)(C) ب) هنگامی که میدان های الکتریکی و مغناطیسی در "خط تقسیم" متراکم تر می شوند، افزایش سریع "چگالی" میدان ها آغاز می شود و در حال حاضر در محدوده اشعه ایکس چگالی میدان با چگالی یک "معمولی" قابل مقایسه است. ” ذره

ج) بنابراین، یک فوتون پرتو ایکس، هنگام تعامل با یک مانع، دیگر از مانع به عنوان یک موج منعکس نمی شود، بلکه شروع به جهش از آن به عنوان یک ذره می کند.

5.4. به این معنا که:

الف) در محدوده نرم اشعه ایکس، میدان های الکترومغناطیسی فوتون ها چنان متراکم شده اند که تشخیص خواص موج آنها بسیار دشوار است. نقل قول: "هر چه طول موج فوتون کوتاهتر باشد، تشخیص خواص موج دشوارتر و خواص یک ذره بارزتر است."

ب) در محدوده سخت پرتو ایکس و گاما، فوتون ها مانند ذرات 100% رفتار می کنند و تشخیص خواص موج در آنها تقریبا غیرممکن است. یعنی: یک فوتون اشعه ایکس و گاما به طور کامل خواص موج را از دست می دهد و به ذره صد در صد تبدیل می شود. نقل قول: "انرژی کوانتوم ها در محدوده اشعه ایکس و گاما آنقدر زیاد است که تابش تقریباً به طور کامل مانند جریانی از ذرات رفتار می کند" (ج).

ج) بنابراین، در آزمایشات روی پراکندگی یک فوتون پرتو ایکس از سطح یک کریستال، دیگر یک موج نبود، بلکه یک ذره معمولی بود که از سطح کریستال جهش کرد و ساختار شبکه بلوری را تکرار کرد.

5.5. قبل از آزمایش‌های K. Davisson و K. Germer، داده‌های تجربی در مورد مشاهده پراش امواج پرتو ایکس بر روی ساختارهای کریستالی وجود داشت. بنابراین، با به دست آوردن نتایج مشابه در آزمایشات مربوط به پراکندگی الکترون ها بر روی یک کریستال نیکل، آنها به طور خودکار خواص موجی را به الکترون نسبت دادند. با این حال، یک الکترون یک ذره «جامد» است که دارای جرم، ابعاد و غیره واقعی است. این ذره الکترون نیست که مانند یک موج فوتون رفتار می کند، بلکه فوتون پرتو ایکس همه ویژگی ها را دارد (و نشان می دهد) از یک ذره این الکترون نیست که از مانع به عنوان یک فوتون منعکس می شود، بلکه فوتون اشعه ایکس است که از مانع به عنوان یک ذره منعکس می شود.

5.6. بنابراین: الکترون (و سایر ذرات) هیچ "ویژگی موج" نداشته، ندارد و نمی تواند داشته باشد. و هیچ پیش نیاز و فرصتی برای تغییر این وضعیت وجود ندارد.

بخش 6. نتیجه گیری.

6.1 الکترون و پوزیترون اولین و اساسی ترین ذرات هستند که حضور آنها ظاهر کوارک ها، پروتون ها، هیدروژن و سایر عناصر جدول تناوبی را تعیین می کند.

6.2. از نظر تاریخی، یک ذره را الکترون می نامیدند و به آن علامت منفی (ماده) می دادند و به ذره دیگر پوزیترون می گفتند و علامت مثبت (ضد ماده) به آن داده می شد. "آنها توافق کردند که بار الکتریکی یک الکترون را مطابق با توافق قبلی منفی در نظر بگیرند تا بار کهربایی برق گرفته را منفی بدانند" (ج).

6.3. یک الکترون فقط در یک جفت با پوزیترون (جفت الکترون-پوزیترون) می تواند ظاهر شود (ظاهر = متولد شده). ظهور حداقل یک الکترون یا پوزیترون "جفت نشده" (تک) در طبیعت نقض قانون بقای بار، بی طرفی الکتریکی کلی ماده است و از نظر فنی غیرممکن است.

6.4. تشکیل یک جفت الکترون-پوزیترون در میدان کولن یک ذره باردار پس از تقسیم کوانتوم های فوتون ابتدایی در جهت طولی به دو بخش : منفی - که از آن یک ذره منهای (الکترون) تشکیل می شود و مثبت - که از آن تشکیل می شود، رخ می دهد. یک ذره مثبت (پوزیترون) تشکیل می شود. تقسیم یک فوتون خنثی الکتریکی در جهت طولی به دو قسمت از نظر جرم مطلقاً مساوی، اما از نظر بار (و میدان مغناطیسی) متفاوت، یک ویژگی طبیعی فوتون است که ناشی از قوانین بقای بار و غیره است. وجود "در داخل" الکترون حتی مقادیر ناچیز «ذرات بعلاوه» و «داخل» پوزیترون - «ذره منهای» - مستثنی شده است. وجود "ذرات" خنثی الکتریکی (ضایعات، قطعات، قطعات و غیره) فوتون مادر در داخل الکترون و پروتون نیز مستثنی است.

6.5. به دلایل ناشناخته، مطلقاً همه الکترون‌ها و پوزیترون‌ها به‌عنوان ذرات استاندارد «حداکثر-حداقل» متولد می‌شوند (یعنی نمی‌توانند بزرگ‌تر باشند و نمی‌توانند از نظر جرم، بار، ابعاد و سایر ویژگی‌ها کوچک‌تر باشند). تشکیل هر ذره کوچکتر یا بزرگتر به علاوه (پوزیترون) و ذرات منهای (الکترون) از فوتون های الکترومغناطیسی مستثنی است.

6.6. ساختار درونی یک الکترون به طور منحصر به فرد با توالی ظاهر آن از پیش تعیین شده است: الکترون به عنوان یک ذره دو جزئی تشکیل می شود که 50٪ میدان الکتریکی متراکم شده - منهای (تک قطبی الکتریکی - منهای) و 50٪ یک ذره مغناطیسی متراکم شده است. میدان (تک قطب مغناطیسی-N). این دو تک قطبی را می توان به عنوان ذرات باردار متفاوت در نظر گرفت که بین آنها نیروهای جاذبه متقابل (چسبندگی) ایجاد می شود.

6.7. تک قطبی های مغناطیسی وجود دارند، اما نه به صورت آزاد، بلکه فقط به عنوان اجزای یک الکترون و یک پوزیترون. در این حالت تک قطبی مغناطیسی (N) جزء لاینفک الکترون و تک قطبی مغناطیسی (S) جزء لاینفک پوزیترون است. وجود یک جزء مغناطیسی "درون" الکترون اجباری است، زیرا فقط یک تک قطبی مغناطیسی-(N) می تواند یک پیوند بسیار قوی (و از نظر قدرت بی سابقه) با یک تک قطبی الکتریکی منفرد تشکیل دهد.

6.8. الکترون ها و پوزیترون ها بیشترین پایداری را دارند و ذراتی هستند که واپاشی آنها از لحاظ نظری و عملی غیرممکن است. آنها تقسیم ناپذیر هستند (از نظر بار و جرم)، یعنی: تقسیم خود به خود (یا اجباری) یک الکترون یا پوزیترون به چندین بخش کالیبره شده یا "با اندازه های مختلف" مستثنی است.

6.9. یک الکترون ابدی است و نمی‌تواند «ناپدید» شود تا زمانی که با ذره‌ای دیگر مواجه شود که بارهای الکتریکی و مغناطیسی آن‌ها از نظر قدر مساوی اما از نظر علامت مخالف است (پوزیترون).

6.10. از آنجایی که تنها دو ذره استاندارد (کالیبره شده) می توانند از امواج الکترومغناطیسی ظاهر شوند: یک الکترون و یک پوزیترون، پس فقط کوارک ها، پروتون ها و نوترون های استاندارد می توانند بر اساس آنها ظاهر شوند. بنابراین، تمام مواد مرئی (باریونی) ما و همه جهان‌های دیگر از همان عناصر شیمیایی (جدول تناوبی) تشکیل شده‌اند و ثابت‌های فیزیکی یکسان و قوانین اساسی، مشابه قوانین «ما» در همه جا اعمال می‌شوند. ظهور ذرات بنیادی "سایر" و عناصر شیمیایی "سایر" در هر نقطه از فضای بینهایت مستثنی است.

6.11. تمام مواد قابل مشاهده در جهان ما از فوتون ها (احتمالاً از محدوده امواج مایکروویو) بر اساس تنها طرح ممکن تشکیل شده است: فوتون → جفت الکترون-پوزیترون → ذرات کسری → کوارک ها، گلوئون → پروتون (هیدروژن). بنابراین، تمام مواد "جامد" جهان ما (از جمله هومو ساپینس) میدان های الکتریکی و مغناطیسی متراکم فوتون ها هستند. هیچ "ماده" دیگری برای شکل گیری آن در کیهان وجود نداشت، وجود ندارد و نمی تواند وجود داشته باشد.

P.S. آیا الکترون تمام نشدنی است؟

همه چیز در اطراف ما در این سیاره از ذرات کوچک و گریزان تشکیل شده است. الکترون ها یکی از آنها هستند. کشف آنها به تازگی اتفاق افتاده است. و ایده های جدیدی را در مورد مکانیسم های انتقال الکتریسیته و ساختار جهان به طور کلی باز کرد.

نحوه تقسیم غیر قابل تقسیم

در درک مدرن، الکترون ها ذرات بنیادی هستند. آنها یکپارچه هستند و به ساختارهای کوچکتر تقسیم نمی شوند. اما این ایده همیشه وجود نداشت. تا سال 1897 آنها هیچ ایده ای در مورد الکترون نداشتند.

حتی متفکران یونان باستان حدس می زدند که همه چیز در جهان، مانند یک ساختمان، از بسیاری از آجرهای میکروسکوپی تشکیل شده است. کوچکترین واحد ماده در آن زمان اتم در نظر گرفته شد و این باور برای قرن ها پابرجا بود.

مفهوم اتم تنها در پایان قرن نوزدهم تغییر کرد. پس از تحقیقات J. Thomson، E. Rutherford، H. Lorentz، P. Zeeman، هسته‌های اتم و الکترون‌ها به عنوان کوچک‌ترین ذرات غیرقابل تقسیم شناخته شدند. با گذشت زمان، پروتون ها، نوترون ها و حتی بعدها - نوترینوها، کائون ها، پی-مزون ها و غیره کشف شدند.

علم اکنون تعداد زیادی از ذرات بنیادی را می شناسد که در میان آنها الکترون ها همیشه جای آنها را اشغال می کنند.

کشف یک ذره جدید

• n عدد اصلی است که ذخیره انرژی الکترون را تعیین می کند (مطابق با تعداد دوره عنصر شیمیایی).
• l یک عدد مداری است که شکل ابر الکترونی را توصیف می کند (s - کروی، p - شکل هشت، d - شبدر یا دو شکل هشت، f - شکل هندسی پیچیده).
• m یک عدد مغناطیسی است که جهت ابر را در میدان مغناطیسی تعیین می کند.
• ms عدد اسپینی است که چرخش الکترون ها به دور محورشان را مشخص می کند.

نتیجه

بنابراین، الکترون ها ذرات با بار منفی پایدار هستند. آنها ابتدایی هستند و نمی توانند به عناصر دیگر تجزیه شوند. آنها به عنوان ذرات بنیادی طبقه بندی می شوند، یعنی آنهایی که بخشی از ساختار ماده هستند.

الکترون ها در اطراف هسته اتم حرکت می کنند و پوسته الکترونی آنها را تشکیل می دهند. آنها بر خواص شیمیایی، نوری، مکانیکی و مغناطیسی مواد مختلف تأثیر می گذارند. این ذرات در فعل و انفعالات الکترومغناطیسی و گرانشی شرکت می کنند. حرکت جهت دار آنها یک جریان الکتریکی و یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند.