Що таке вільні радикали
Що таке вільні радикали, як вони утворюються в організмі людини і якої шкоди можуть принести - цей матеріал.Напевно вам…
Відомо, що електрони мають негативний заряд. Але яким чином можна переконатися в тому, що маса електрона і його заряд постійні для всіх цих частинок? Перевірити це можна, тільки піймавши його на льоту. Зупинившись, він загубиться серед молекул і атомів, з яких складається лабораторне обладнання. Процес пізнання мікросвіту і його частинок пройшов довгий шлях: від перших примітивних експериментів до новітніх розробок в області експериментальної атомної фізики.
Сто п`ятдесят років тому електрони відомі не були. Першим дзвіночком, що вказує на існування «цеглинок» електрики, були досліди по електролізу. У всіх випадках кожна заряджена частинка речовини несла стандартний електричний заряд, який мав одну і ту ж величину. У деяких випадках кількість заряду подвоювалося або потроюється, але завжди залишалося кратним однієї мінімальної величині заряду.
У лабораторії Кавендіша Дж. Томсон провів експеримент, реально доводить існування частинок електрики. Для цього вчений досліджував випромінювання, що виходить з катодних трубок. В експерименті промені відштовхувалися від негативно зарядженої пластини і притягувалися до позитивно зарядженої. Гіпотеза про постійну присутність в електричному полі деяких електричних частинок підтвердилася. Швидкість руху їх була порівнянна з швидкістю світла. Електричний заряд в перерахунку на масу частинки виявився неймовірно великим. Зі своїх спостережень Томпсон вивів кілька висновків, які згодом були підтверджені іншими дослідженнями.
Докладні досліди дали можливість провести розрахунки параметрів таємничих мікрочастинок. В результаті було з`ясовано, що відкриті заряджені корпускули є неподільними атомами електрики. Згодом їм було дано назву електронів. Воно прийшло ще з Давньої Греції і виявилося доречним для опису нововідкритій частки.
Оскільки немає ніяких можливостей побачити електрон, досліди, необхідні для вимірювання базових величин цієї елементарної частинки, виробляються за допомогою полів - електромагнітного і гравітаційного. Якщо перше впливає тільки на заряд електрона, то за допомогою тонких дослідів, враховуючи гравітаційний вплив, можна було приблизно розрахувати масу електрона.
Найперші вимірювання мас і зарядів електронів були проведені за допомогою електронної гармати. Глибокий вакуум в тілі гармати дозволяє електронам нестися вузьким пучком від одного катода до іншого. Електрони змушують двічі проходити через вузькі отвори з постійною швидкістю v. Відбувається процес, подібний до того, як струмінь із садового шлангу потрапляє в дірку в паркані. Порції електронів летять уздовж трубки з постійною швидкістю. Експериментально доведено, що якщо напруга, прикладена до електронної гармати, становить 100 В, то швидкість електрона буде розрахована як 6 млн м / с.
Пряме вимірювання швидкості електрона показує, що незалежно від того, з яких матеріалів зроблена гармата і яка різниця потенціалів, виконується співвідношення e / m = const.
Цей висновок був зроблений вже на початку XX століття. Однорідні пучки заряджених частинок тоді ще створювати не вміли, для дослідів використовувалися інші прилади, але результат залишався тим же. Експеримент дозволив зробити кілька висновків. Ставлення заряду електрона до його маси має одну і ту ж величину для електронів. Це дає можливість зробити висновок про універсальність електрона як складової частини будь-якої матерії в нашому світі. При дуже великих швидкостях величина e / m менша за очікувану. Цей парадокс можна зрозуміти тим фактом, що при високих швидкостях, порівнянних зі швидкістю світла, маса частинки збільшується. Граничні умови перетворень Лоренца говорять про те, що при швидкості тіла, що дорівнює швидкості світла, маса цього тіла стає нескінченною. Помітне збільшення маси електрона відбувається в повній згоді з теорією відносності.
Парадоксальне висновок про те, що маса електрона непостійна, тягне за собою кілька цікавих висновків. У звичайному стані маса спокою електрона не змінюється. Її можна виміряти на підставі різних експериментів. В даний час маса електрона неодноразово виміряна і становить 9,10938291 (40) middot-10 sup3-sup1-кг. Електрони з такою масою вступають в хімічні реакції, формують рух електричного струму, уловлюються точнейшими приладами, що реєструють ядерні реакції. Помітне збільшення цього значення можливо тільки при швидкостях, близьких до швидкості світла.
Фізика твердого тіла - це наука, яка веде спостереження за поведінкою заряджених частинок в кристалах. Підсумком численних експериментів стало створення особливої величини, що характеризує поведінку електрона в силових полях кристалічних речовин. Це так звана ефективна маса електрона. Її величина обчислюється виходячи з того, що рух електрона в кристалі підпорядковується додатковим силам, джерелом яких є сама кристалічна решітка. Такий рух можна описати як стандартне для вільного електрона, але при розрахунку імпульсу і енергії такої частки слід брати до уваги не масу спокою електрона, а ефективну, значення якої буде іншим.
Стан будь-якій вільній частки може бути охарактеризоване величиною її імпульсу. Оскільки значення імпульсу вже визначено, то, відповідно до принципу невизначеності, координати частинки немов розмиті по всьому кристалу. Імовірність зустріти електрон в будь-якій точці кристалічної решітки практично однакова. Імпульс електрона характеризує його стан в будь-який координаті енергетичного поля. Розрахунки показують, що залежність енергії електрона від його імпульсу така ж, як і вільної частинки, але при цьому маса електрона може приймати значення, що відрізняється від звичайного. В цілому енергія електрона, виражена через імпульс, матиме вигляд E (p) = p2/ 2m *. В даному випадку m * - ефективна маса електрона. Практичне застосування ефективної маси електрона надзвичайно важливо при розробці та вивченні нових напівпровідникових матеріалів, що застосовуються в електроніці і МІКРОТЕХНІКА.
Маса електрона, як і будь-який інший квазічастинки, не може бути охарактеризована стандартними характеристиками, придатними в нашому Всесвіті. Будь-яка характеристика мікрочастинки здатна дивувати і ставити під сумнів усі наші уявлення про навколишній світ.
Що таке вільні радикали, як вони утворюються в організмі людини і якої шкоди можуть принести - цей матеріал.Напевно вам…
Ідея атома як найменшої дрібниці, з якої складається все суще, була народжена ще мислителями античної Греції. Однак…
В хімічних реакціях електрони від одного атома можуть повністю перейти до іншого. Такий перерозподіл зарядів веде до…
При здійсненні багатьох фізичних і хімічних реакцій речовина переходить в твердий агрегатний стан. При цьому молекули й…
Поняття «випромінювання» включає в себе весь діапазон електромагнітних хвиль, а також електричний струм,…
Історія атомної фізики налічує чимало злетів і падінь. Але завдяки технічному прогресу будь-яке припущення, що виникло…
Вперше термін "іон" був введений в 1834 році, в чому заслуга Майкла Фарадея. Після вивчення дії електричного струму на…
Сучасна людина постійно чує словосполучення, які містять похідні від слова «атом». Це енергія,…
Планетарну модель атома запропонував Е. Резерфорд в 1910 році. Перші дослідження структури атома були зроблені ним за…
Як відомо, електричне поле прийнято характеризувати величиною сили, з якою воно діє на пробний одиничний електричний…
Задовго до появи достовірних даних про внутрішній устрій всього сущого грецькі мислителі усвідомлювали матерію у…
В результаті взаємного електростатичного притягання між молекулами і атомами хімічних елементів може виникнути іонна…
Електронна конфігурація хімічних елементів - це відстеження місця розташування електронів в його атомах. Електрони…
Будь-яка взаємодія між атомами можливо лише при наявності хімічного зв`язку. Такий зв`язок є причиною утворення стійкої…
Хімічним зв`язком називають взаємодію частинок (іонів або атомів), яке здійснюється в процесі обміну електронами, що…
Ефект Комптона є одним з наріжних каменів квантової механіки. У 1922 році фізик Артур Холлі Комптон пояснив збільшення…
Існують хімічні елементи, які виявляють різні ступені окислення, що дозволяє утворювати в ході хімічних реакцій велика…
Електроном є елементарна частинка, яка є однією з головних одиниць в структурі речовини. Заряд електрона негативний.…