În fizica stării solide, masa efectivă a unei particule este masa dinamică care apare atunci când particula se mișcă în potențialul periodic al cristalului. Se poate arăta că electronii și găurile dintr-un cristal reacţionează la un câmp electric ca și cum s-ar fi mișcat liber în vid, dar cu o anumită masă efectivă, care este de obicei definită în unități ale masei electronilor în repaus me (9,11×10−31 kg). ). Este diferită de masa în repaus a electronului. Masa efectivă este determinată prin analogie cu cea de-a doua lege a lui Newton folosind mecanica cuantică pentru a arăta că pentru un electron dintr-un câmp electric extern E: de a - accelerație, - constanta lui Planck, k - vector de undă, care este determinată din impuls ca k =, ε(k) - legea dispersiei, care raportează energia la vectorul de undă k. În prezența unui câmp electric, asupra electronului acționează o forță, unde sarcina este notată cu q. De aici putem obține o expresie pentru masa efectivă m * :

Pentru o particulă liberă, legea dispersiei este pătratică și astfel masa efectivă este constantă și egală cu masa în repaus. Într-un cristal, situația este mai complicată și legea dispersiei diferă de una pătratică. În acest caz, numai în extrema curbei legii de dispersie, unde poate fi aproximată printr-o parabolă, poate fi utilizat conceptul de masă. Masa efectivă depinde de direcția în cristal și este în general un tensor. Tensorul de masă efectivă este un termen din fizica stării solide care caracterizează natura complexă a masei efective a unei cvasiparticule (electron, gaură) dintr-un solid. Natura tensorală a masei efective ilustrează faptul că într-o rețea cristalină un electron se mișcă nu ca o particulă cu o masă în repaus, ci ca o cvasiparticulă a cărei masă depinde de direcția de mișcare față de axele cristalografice ale cristalului. Masa efectivă este introdusă atunci când există o lege de dispersie parabolică, altfel masa începe să depindă de energie. Ca rezultat, este posibilă o masă efectivă negativă. Prin definiție, masa efectivă se găsește din legea dispersiei Unde este vectorul de undă, este simbolul Kronecker, este constanta lui Planck. Electron. Un electron este o particulă elementară stabilă, încărcată negativ, una dintre unitățile structurale de bază ale materiei. Este un fermion (adică are un spin semiîntreg). Se referă la leptoni (singura particulă stabilă dintre leptonii încărcați). Învelișurile de electroni ale atomilor sunt formate din electroni, unde numărul și poziția lor determină aproape toate proprietățile chimice ale substanțelor. Mișcarea electronilor liberi provoacă fenomene precum curentul electric în conductori și vid. Electronul ca cvasiparticulă. Dacă electronul se află într-un potențial periodic, mișcarea sa este considerată ca mișcarea unei cvasiparticule. Stările sale sunt descrise de un vector cvasi-undă. Principala caracteristică dinamică în cazul unei legi de dispersie pătratică este masa efectivă, care poate diferi semnificativ de masa unui electron liber și, în cazul general, este un tensor. Proprietăți Sarcina unui electron este indivizibilă și este egală cu −1,602176487(40)×10−19 Kkg - masa electronului.Kl - sarcina electronului. C/kg - sarcina specifică a electronului. Spinul electronului în unități Conform conceptelor moderne ale fizicii particulelor elementare, electronul este indivizibil și lipsit de structură (cel puțin până la distanțe de 10-17 cm). Electronul participă la interacțiuni slabe, electromagnetice și gravitaționale. Aparține grupului de leptoni și este (împreună cu antiparticula sa, pozitronul) cel mai ușor dintre leptonii încărcați. Înainte de descoperirea masei neutrinilor, electronul era considerat cel mai ușor dintre particulele masive - masa sa este de aproximativ 1836 de ori mai mică decât masa protonului. Spinul unui electron este 1/2 și, prin urmare, electronul este un fermion. Ca orice particulă încărcată cu spin, un electron are un moment magnetic, iar momentul magnetic este împărțit într-o parte normală și un moment magnetic anormal. Uneori, atât electronii înșiși, cât și pozitronii sunt denumiți electroni (de exemplu, considerându-i un câmp comun electron-pozitron, o soluție a ecuației Dirac). În acest caz, un electron încărcat negativ se numește negatron, unul încărcat pozitiv se numește pozitron. Fiind în potențialul periodic al cristalului, electronul este considerat ca o cvasi-particulă, a cărei masă efectivă poate diferi semnificativ de masa electronului. Un electron liber nu poate absorbi un foton, deși îl poate împrăștia (vezi efectul Compton). Gaură. O gaură este o cvasiparticulă, purtătoare a unei sarcini pozitive egală cu sarcina elementară din semiconductori. Definiție conform GOST 22622-77: O legătură de valență neumplută, care se manifestă ca o sarcină pozitivă, egală numeric cu sarcina electronului. Conceptul de gaură este introdus în teoria benzilor pentru a descrie fenomenele electronice într-o bandă de valență care nu este complet umplută cu electroni. Spectrul electronic al benzii de valență conține adesea mai multe benzi care diferă în ceea ce privește masa efectivă și poziția de energie (benzile de găuri ușoare și grele, banda de găuri de separare a orbitei spin-off).

V. N. Guskov.

Proprietățile caracterizează conținutul unui obiect fizic (FO) în interacțiunile sale cu lumea exterioară.
De aici rezultă că proprietățile în sine nu pot fi considerate direct ca conținut material al obiectului. Proprietățile sunt reale doar pentru că conținutul OP este real. Ele sunt complet dependente de conținutul obiectelor și se manifestă în interacțiunile lor cu lumea exterioară. Prin urmare, tot felul de constante fizice ale proprietăților specifice ale OP sunt, în esență, indicatori ai invarianței conținutului material al obiectului.

Masa unui electron.

Masa, conform lui Newton, este o caracteristică internă a FD, o măsură a inerției sale (inerția).
În fizică, se crede că inerția unui obiect se manifestă în capacitatea sa de a rezista schimbărilor, influențelor externe. Totuși, din punctul de vedere al conceptului de acțiune directă pe rază scurtă (CNB), capacitatea de a rezista schimbărilor este deținută de toate FD implicate în transformarea interacțiunilor, indiferent dacă au proprietăți de masă.
Orice FD va rezista schimbărilor în propriul său conținut, mișcării sale interne. Acest lucru este, de asemenea, caracteristic obiectelor energetice - fotoni, care nu au masă (cel puțin sub forma unei mărimi scalare).
Din punctul de vedere al Comitetului de Securitate Națională, prezența masei în FD este determinată de capacitatea acesteia de a nu rezista deloc schimbărilor sau de a-și menține structura, organizarea internă, dar să reziste unei schimbări în legătura cu o anumită substanță materialăîn care această structură este realizată ca un FD.
Această capacitate de a avea masă este opusă capacității FD-urilor de energie își păstrează individualitatea doar prin schimbarea continuă a substratului material cu care sunt legate structura şi conţinutul acesteia.
Combinația acestor abilități opuse într-un întreg (în sistem) este cea care conduce SP care are masă la mișcarea spațială, iar SP are energie la frânare, încetinind mișcarea în spațiul material. Un astfel de FD combinat (EPSM) format din ESM și SPM nu poate niciodată și în niciun caz să fie în repaus spațial sau să se deplaseze în el cu viteza luminii.

Desigur, atât capacitatea de a avea masă, cât și capacitatea de a avea energie sunt strict legate de organizarea structurală a FD.
De îndată ce structura PO având masă, de exemplu, electronul și pozitronul, este distrusă în timpul anihilării, structurile nou formate își pierd capacitatea de a avea masă. Ele devin obiecte structural diferite - fotoni. Care, pierzând legătura cu o substanță materială specifică din existența lor, capătă caracteristici energetice.
S-ar părea că din aceasta putem concluziona că toate modificările care nu duc la consecințe ireversibile pentru un obiect care are o masă și, în special, pentru un electron, au o importanță secundară. Cu toate acestea, nu este.
Orice interacțiuni transformatoare cu lumea exterioară duc la transformarea mișcării sarcinii în structura electronului. (De fapt, nu există nimic altceva în conținutul electronului decât această mișcare.).
Dar structura electronului, în ciuda simplității sale, este de așa natură încât transformările mișcărilor care formează structura sunt întotdeauna reversibile. Ca urmare a acestui fapt, cantitatea totală de mișcare a sarcinii în electron este, de asemenea, conservată.
Și acest lucru asigură nu numai păstrarea structurii sale, ci și constanța proprietăților sale, inclusiv a masei.
Pe de altă parte, constanța conținutului permite electronului, chiar dacă intră în compoziția unei formațiuni mai complexe, să-și păstreze (parțial) individualitatea și să devină mereu același FD după părăsirea sistemului.

Capacitatea de a avea o masă este deținută exclusiv de SSM (inclusiv de electroni), precum și de FD-urile din ce în ce mai complexe din care fac parte. Materia care se află în starea fundamentală sau în starea energetică nu are această proprietate.

Cu toate acestea, constanța masei nu oferă electronului capacitatea de a afișa această proprietate în deplină măsură în orice moment al existenței sale.
Din articolul anterior se poate observa că conținutul unui electron de la fază la fază schimbă direcția de manifestare a conținutului său (impulsul său intern). Și din moment ce interacțiunile de formare a structurii care apar într-un electron au loc cu viteza luminii, atunci un electron care se află în faza semiquantelor „convergente” va fi un fel de „ de ieșire" un obiect.
Aceasta înseamnă că orice încercare de a intra într-o interacțiune transformatoare cu el în acest moment nu va duce la nimic. Va fi indisponibil pentru interacțiune, deoarece se va îndepărta de orice confruntări cu lumea exterioară. (În mod similar, fotonul nu este disponibil, ci numai întotdeauna (!), pentru a accelera pozitiv interacțiunile în planul de propagare.)
Incompatibilitatea unui electron cu ceva extern, și, în consecință, o transformare, este imposibilă în această fază a existenței. Întrebarea este - poate un electron într-o astfel de stare să-și manifeste proprietatea de masă în relațiile cu lumea înconjurătoare? Evident nu.
Și acesta este atunci când electronul are un conținut cu drepturi depline, care cantitativ nu diferă în niciun fel de conținutul său în faza semicuantelor „divergente”.

Sarcina electrică a unui electron.

Manifestarea externă a sarcinii electrice a unui electron este mai diversă decât manifestarea proprietății sale de masă. Într-adevăr, în unele interacțiuni cu obiecte care sunt identice ca semn de sarcină, electronul este „respins” de ele, iar în altele cu obiecte care au semnul opus de sarcină, dimpotrivă, este „atras”.
Această ambiguitate a manifestării externe a sarcinii electronilor ne permite să afirmăm că rezultatul depinde întotdeauna de conținutul și proprietățile ambelor obiecte care interacționează.

Cu toate acestea, în sine, enunțul faptelor vizuale de „atracție” sau „repulsie” a obiectelor, în funcție de apartenența la semne, ne permite să determinăm doar semnele externe ale legilor interne ale procesului și să derivăm legile matematice corespunzătoare ( legea lui Coulomb, de exemplu). Dar pentru a înțelege De ce manifestarea proprietății de încărcare a unui electron este atât de diferită și care sunt principii implementarea lui evident nu va fi suficientă.

Pentru a înțelege esența a ceea ce se întâmplă în interacțiunile obiectelor cu sarcinile electrice, suntem nevoiți să ne abatem oarecum de la subiectul conversației. Structura unui electron, ca structura oricărui alt FD, există în „mediul” OSM. Prin urmare, este foarte important să știți cum funcționează elementul OSM.
În articolul precedent, s-a remarcat deja că semiquantele de semne diferite, care fac parte din elementul OSM, trebuie să compenseze manifestarea reciprocă pentru ca obiectul să dobândească neutralitate adevărată (inclusiv electrică). Aceasta înseamnă că nu numai semiquantele contradirecționate de același tip, ci și semiquantele unidirecționale de diferite tipuri se „echilibrează” reciproc în opoziția lor. Aceasta înseamnă că relația dintre semiquante din elementul OSM este diversă și cu mai multe fațete.
În esență, nu va funcționa aici pentru a separa semiquantele din elementul OSM în funcție de caracteristica semnului, așa cum am făcut (simplificarea semnificativă a realității) când am analizat structura unui electron. Conexiunea reală dintre semiquante în OSM este de așa natură încât ele literalmente nu pot exista una fără cealaltă. Ele reprezintă un întreg, părți ale unei singure realități. În același timp, niciuna dintre aceste interacțiuni cumulate, la care participă semiquantele OSM, nu poate fi considerată fără ambiguitate, desigur, internă sau externă. (Ceea ce este destul de acceptabil în cazul structurii electronice.). Sunt absolut identice. Prin urmare, definirea statutului lor este absolut subiectivă, întrucât poziția observatorului (subiectului) va juca un rol decisiv.
Orice interacțiune poate fi considerată centrală și structurală și, în același timp, ca externă cu alte elemente ale OCM.
Prin urmare, există toate motivele pentru a considera structura OSM ca fiind continuă, constând dintr-un fel de „noduri”, care sunt interacțiuni. Aceste interacțiuni ale materiei în starea fundamentală sunt de același tip în ceea ce privește principiile organizării interne, conținutul material și, prin urmare, nu au trăsături distinctive.

Desigur, toate cele de mai sus despre structura propusă a OSM pot fi de interes pentru cititor. Dar pentru noi acum este important un singur detaliu - dependența intensității manifestării unui tip de semiquante OSM de prezența semiquantelor de alt tip care neutralizează această manifestare. Ce înseamnă toate acestea? Un singur lucru - dacă semiquantele unidirecționale cu semne diferite sunt egale, atunci se neutralizează complet reciproc. Dacă un tip de semi-cuante începe să domine, atunci se formează o mișcare de sarcină, ceea ce observăm într-un electron.

„Repulsiunea” electronilor.

Factorul de dominanță a unui tip de semi-cuantic față de altul este foarte important pentru explicarea principiului organizării mișcării interne a unui electron.
Este la fel de important pentru explicație mecanism de interacțiune între ZSM. De exemplu, între doi electroni. Cunoscând organizarea mișcării interne într-un electron, nu este greu de înțeles ce se va întâmpla cu acesta atunci când interacțiunea sa neutră cu OSM este înlocuită cu o interacțiune cu un GSM identic în semn.
Incompatibilitatea lor va duce la exact aceeași interacțiune transformatoare pe care o aveau înainte cu OSM. Și rezultatul său va fi același - transformarea impulsului semiquantelor care interacționează.
Singura diferență va fi că această interacțiune va fi „prematură” și va avea loc la o distanță mai mică de locația interacțiunilor centrale anterioare în GMS.
În consecință, în zona de contact a electronilor, transformarea mișcării sarcinii va avea loc mai devreme decât pe partea opusă (în zona interacțiunilor acestora cu OSM). Ca urmare, vor exista părtinire interacțiunea de transformare centrală ulterioară în fiecare dintre electroni.
Nu este greu de ghicit în ce direcție va avea loc această schimbare - unul în direcția celuilalt. din prieten. De asemenea, nu este greu de înțeles că acest lucru deplasarea centrelor electronilor este echivalentă cu deplasarea lor unul față de celălalt în spațiu.
Astfel de mecanism de „repulsie” a ZSM identice, în acest caz doi electroni. După cum puteți vedea, este simplu și nu necesită introducerea unor entități suplimentare în conținutul AP pentru implementarea acestuia.
Desigur, aici este o interpretare simplificată a procesului de „repulsie” fără a lua în considerare componenta energetică. Dar cel mai important - fără a lua în considerare interacțiunea cu OSM.

„Atracția” electronului și pozitronului.

Acum să vedem dacă ZSM-urile opuse din punct de vedere electric (electron și pozitron) au nevoie de „șiruri” de conectare pentru implementarea „atracției” sau transmiterii impulsurilor energetice.
După cum sa menționat deja, semiquantele unidirecționale ale diferitelor semne din OSM se neutralizează aproape complet reciproc. Cuplarea dintre semi-cuante este de asemenea reținută în timpul tranziției OSM la starea de încărcare.
Numai ca urmare a încălcării echilibrului cantitativ dintre semi-cuante dispare și neutralitatea inerentă acestora în OSM. Un fel de semi-cuantic devine dominant, dar ce se întâmplă cu celălalt? Evident a lui neutralizare chiar mai mult se intensifică.
Desigur, aceste schimbări nu pot decât să se manifeste în interacțiunea ZSM-urilor cu semne diferite. Și dacă în interacțiunea ZSM identice transformare tipul predominant de semiquante vine mai devreme decât în ​​cazul unei interacțiuni similare a acestor SC-uri cu OSM, atunci în interacțiunea SC-urilor cu semne diferite se va observa efect invers.
transformatoare interacțiunea în zona de contact a acestora va fi întârziatăîn ceea ce privește interacțiunea similară cu OSM. În consecință, vor exista părtinire interacțiunile centrale ulterioare în fiecare dintre GSM în direcția celuilalt la prieten. Și asta înseamnă că obiectele trebuie să se deplaseze spațial unele spre altele.
Obiectele se vor deplasa de fapt, dar nu unele spre altele, ci reciproc! Această clarificare se bazează pe prevederea KNB privind inevitabilitatea contactului direct în cazul interacțiunii între FD.
Prin urmare, dacă obiectele care interacționează deja se mișcă în direcții opuse, atunci asta nu poate însemna decât un singur lucru – spațialul lor combinaţie, nu o aproximare formală.
Ar fi greșit să presupunem că, din cauza combinației de obiecte cu semne diferite, poate apărea un fel de „dublare” a realității. Nimic de acest fel - obiectele combinate se completează perfect între ele, dar baza materială a existenței lor (OSM) va rămâne aceeași. Structuri compatibile spațial ale ZSM, dar nu contează. Și cu cât va fi mai profundă întrepătrunderea lor, cu atât mai puțină va fi opoziția structurilor (până în momentul posibilei lor anihilări).
Astfel, vedem că pentru implementarea „atracției” nu este nevoie de fire de legătură, prin care obiectele s-ar putea atrage între ele. De asemenea, nu este nevoie de o transmitere nenaturală (revers în ceea ce privește esența transformării „repulsie”) și, prin urmare, ilogică a mișcării energiei prin fotoni virtuali. Procesul de atracție se bazează pe aceeași mecanism de interacțiune transformatoare(mai precis, un set de interacțiuni) care stă la baza „repulsiunii”.

Cu toate acestea, explicația mecanismelor atât de „repulsie”, cât și de „atractie” va fi incompletă fără a lua în considerare interacțiunile obiectelor nu numai între ele, ci și cu OSM în direcții opuse. Aceste interacțiuni sunt întotdeauna prezente, dar numai în prezența interacțiunilor de sarcină începe să se manifeste rolul lor ca factori determinanți.
Deci, în cazul „repulsiei” valoarea opoziției în aceste interacțiuni se dovedește a fi mai mică decât valoarea opoziției electronilor, iar în cazul „atractiei” aceeași valoare va fi mai mare decât opoziția unui electron și a unui pozitron. . Ca rezultat, FD-ul începe să se deplaseze de-a lungul liniei de cea mai mică rezistență în primul caz unul față de celălalt, în al doilea - unul în celălalt.
Rezultat relativ slăbirea opoziției FD-urilor cu semne diferite în interacțiunea lor poate fi reprezentată vizual ca un proces al „căderii” lor unul în celălalt sau al „presării” unul în celălalt prin interacțiunea externă cu OSM din jur. Dar aceste imagini vizuale nu reflectă în mod corect esența a ceea ce se întâmplă. Ele nu reflectă diversitatea cauzelor a ceea ce se întâmplă. La urma urmei, de fapt, „atracția” obiectelor (precum și „repulsiunea” de altfel) este rezultatul nu a uneia sau chiar a două interacțiuni specifice, ci a unui complex de interacțiuni complete ale FD cu materia înconjurătoare. lor.

Rezultate preliminare.

Datorită compensării reciproce aproape complete și cuprinzătoare a semiquantelor, mediul OSM este neutru din punct de vedere electric. Cu toate acestea, este suficient să întăriți sau să slăbiți una dintre componentele semnificative (un tip de semi-quanta) ale OSM prin transformare, deoarece echilibrul este perturbat și trece în GSM.
Desigur, acest lucru se exprimă nu numai în întărirea manifestării tipului predominant de semiquante, ci și în slăbirea tipului opus de semiquanta care este unidirecțională cu acesta.
În sarcina electrică a unui electron, capacitatea acestuia de a intra în interacțiuni externe de transformare cu diferite grade de activitate își găsește expresie.
Manifestarea acestei proprietăți este direct legată de proprietățile unui alt FD care interacționează cu acesta. În același timp, conținutul părților care interacționează se poate manifesta în moduri diferite. De aceea proprietatea taxei poate fi definită ca o schimbare reciprocă a intensității manifestării aspectelor individuale ale conținutului doctoratului în timpul interacțiunii lor.
Nu există nimic misterios în implementarea „repulsiunii” și „atractiei” FD-urilor elementare încărcate electric.
În natură, la nivel elementar, aceste fenomene în sine sunt absente ca atare - aceasta este doar o manifestare externă a proceselor profunde. Care se bazează pe interacțiunea transformatoare a părților incompatibile. Prin urmare, în principiu, mecanismul de implementare a „repulsiunii” și „atracției” nu se distinge. Singura diferență constă în gradul de opoziție al obiectelor, în amploarea incompatibilității lor.

„Rotirea” unui electron.

Dacă pornim de la poziția identității tuturor electronilor, atunci, argumentând strict logic, trebuie recunoscut că nu poate exista nicio proprietate care să permită împărțirea tuturor electronilor în două tipuri.
Într-adevăr, deoarece proprietățile caracterizează conținutul obiectului, diferența dintre unele proprietăți ale electronilor va indica diferența substanțială a acestora. Acest lucru contrazice poziția privind identitatea completă a tuturor electronilor.
Din punctul de vedere al KNB, structura unui electron este absolut transparentă și nu va fi posibil să se detecteze „ceva” în el care ar putea servi drept bază pentru o presupunere despre diferența structurală sau de conținut a electronilor (cel puțin la acest nivel de dezvoltare a ideilor noastre despre aceasta).
Prin urmare, există toate motivele pentru a afirma că electronii nu au proprietăți, ceea ce le-ar permite să fie împărţite în grupuri separate. Prin urmare, „învârte” ca proprietate Toți electronii trebuie să aibă la fel
Pe de altă parte, identitatea structurilor tuturor electronilor nu îi împiedică să interacționeze între ei în diferite faze ale existenței lor interne. Prezența unei „pulsații” interne a conținutului GL este cea care face posibilă rezolvarea unei dileme aparent insolubile cu diferite „rotiri” de electroni.
Prezența a două faze în procesele interne de transformare ale SL introduce diversitate în relația lor. Rezumând scenariile posibile pentru desfășurarea evenimentelor în interacțiunea AP-urilor, evidențiem două situații opuse.
Prima este că fazele de existență ale ZP-urilor care interacționează coincid.
Al doilea este că mișcările de formare a structurii în SL-urile care interacționează sunt în antifază.
Ambele variante de interacțiuni vor duce la același rezultat - „repulsie”, dar în detalii vor diferi. Cea mai puțin controversată (până la un anumit punct) va fi relația dintre SC-urile, ale căror mișcări interne de sarcină sunt în antifază. Prin urmare, convergența unor astfel de obiecte va fi cât mai posibilă.
Dacă fazele existenței electronilor care interacționează coincid, opoziția lor va fi, dimpotrivă, maximă. Prin urmare, celelalte lucruri fiind egale, convergența lor în comparație cu prima situație va fi minimă.
Evident, această diferență în rezultatele interacțiunilor dintre electroni ne permite să afirmăm că aceștia au spini diferiți.
Concluzie - „spin” este o caracteristică comparativă a obiectelor care interacționează. Spinul unui electron individual își pierde certitudinea.
Este imposibil să spunem în avans înainte de interacțiune ce „spin” specific are electronul. Se poate presupune că pur și simplu nu există.
Neînțelegerea factorului de dependență, subordonarea proprietăților față de conținutul material al obiectului, poate duce la dificultăți serioase în formarea ideilor despre FD. Prezența oricăror caracteristici (masă, energie, sarcină) ale unui FO, mai ales dacă au o valoare constantă, este adesea asociată în mintea subiectului cu însuși conținutul material al obiectului. Se presupune că sunt prezente proprietăți în el.
Proprietățile sunt percepute ca entități suplimentare pe care le are un obiect in afara de asta conținutul său material sau inclus în conținutul său material ca elemente separate.
Cu toate acestea, nu este cazul, proprietățile se pot manifesta cu intensitate diferită (în funcție de natura interacțiunii) și uneori dispar complet odată cu încetarea interacțiunilor corespunzătoare. Conținutul obiectului în acest caz, cel puțin cantitativ, poate rămâne neschimbat.
Concluzia este „habitat”, zona de existență a proprietăților este întotdeauna un proces de interacțiune, în afara acestuia, proprietățile nu se pot manifesta în nimic și în nimic. De fapt, proprietățile pe care le considerăm o caracteristică a unui obiect individual sunt un indicator al procesului de interacțiune și, uneori, al întregului set de interacțiuni.

Dualismul proprietăților electronilor.

Înainte de a trece direct la „dualismul” proprietăților electronului, să luăm în considerare câteva aspecte ale relației dintre electron și foton.
În articolul precedent, a fost deja observată absența mișcării energetice în structura electronului. Acest lucru oferă motive pentru a afirma că electronul nu are capacitatea de a poseda energie. (Aici energia este considerată ca proprietate inerent exclusiv obiecte energetice – fotoni).
În general, conceptul de energie în fizică are un dublu sens.
Pe de o parte, este identificat cu energia conţinut obiectul în sine. Pe de altă parte, energia este considerată ca proprietate același obiect.
Fără îndoială că o astfel de unire nu poate fi justificată prin nimic. Aici este necesar să se determine: fie energia este conținutul FD, fie proprietatea sa - a treia nu este dată.
Din punctul de vedere al autorului energia este o proprietate a unui obiect energetic, nu conținutul său. De aceea DO nu poate emite sau absorbi energie direct. El poate doar exercițiu energia ta.
Desigur, energia, ca orice altă proprietate, poate fi pierdută sau dobândită, dar numai prin transformarea conținutului material al obiectului, prin modificarea sa cantitativă.
Fără un proces fizic, mișcarea proprietății „energiei” este imposibilă. Prin urmare, atunci când se vorbește despre radiația sau absorbția energiei, se înțelege de obicei o modificare cantitativă a conținutului material al unui obiect, care se caracterizează prin mișcarea energiei.
In esenta nu este nevoie de energie pentru a organiza mișcarea internă a unui electron. Dar pentru manifestări sunt necesare proprietăți ale mișcării energiei electronilor și, prin urmare, energie.
Acest lucru nu este greu de realizat - este suficient ca un electron să se unească cu un foton. Cu toate acestea, există o subtilitate aici - prin „dobândirea” mișcării de energie, electronul încetează să fie el însuși și, prin urmare, își pierde proprietățile originale.
În ciuda faptului că în fizică un electron care se mișcă spațial este considerat ca un electron „care posedă” energie, de fapt nu este un electron, ci un nou FD.
Electronul este inclus în acest obiect ca element. Prin urmare, de fapt un electron, unit cu un foton, nu numai că nu dobândește noi proprietăți, dar și pierde proprietățile inerente acestuia inițial. Acest lucru se întâmplă întotdeauna cu toate FD-urile, care prin interacțiune formează un nou întreg - un sistem. Nici conținutul elementelor sistemului, nici proprietățile acestora nu își păstrează autonomie.
Înseamnă că proprietățile combinate nu sunt însumate, ci sunt transformate în noi proprietăți cumulative inerente sistemului în ansamblu. Astfel, noul FD dobândește nu numai energia inerentă fotonului, ci și masa și sarcina electronului. Se formează un nou FD, care poate fi numit condiționat „electron-foton” sau stare de încărcare energetică (ECS). Acest FD va avea proprietățile combinate corespunzătoare acestuia (și numai acestuia!) „masă energetică”.

Concluzie - când se formează sistemul: electron + foton, proprietățile anterioare ale elementelor sistemului nu sunt păstrate. Prin urmare, expresia „electron în mișcare” este la fel de analfabetă ca și expresia „foton în repaus”.
Astfel de obiecte nu există în natură, cu excepția cazului în care înțelegem prin ele un sistem (ESS) cu proprietatea „masă energetică” inerentă acestui sistem.

Analizând structura și proprietățile electronului, am considerat electronul, ca să spunem așa, într-o formă „pură”. Un electron este ca un FD care participă la interacțiuni externe (fără aceasta, nu poate exista!), dar nu face parte dintr-o organizare fizică mai mare, sistem.
Această abordare este cauzată de necesitatea de a lua în considerare nu proprietățile unui sistem, ci proprietățile unui obiect elementar specific - un electron. Este clar că pentru interacțiunea unui electron cu orice obiect (cu excepția OSM) și, prin urmare, pentru manifestarea proprietăților, este necesară deplasarea spațială a cel puțin unuia dintre ele. Aceasta înseamnă că prezența mișcării energiei în obiectele care interacționează este obligatorie. Cu toate acestea, simplificând situația, ignorăm acest fapt, facem abstracție de la el.

Să trecem la considerarea directă a „dualismului” proprietăților unui electron.
O analiză a organizării mișcării intra-sarcină a unui electron a arătat că, pe parcursul unei perioade a existenței sale, acesta experimentează metamorfoze uimitoare. S-ar părea că proprietățile electronului ar trebui să se schimbe în consecință.
Cu toate acestea, în ciuda „cu două fețe” aparte a conținutului de electroni, acesta nu posedă proprietăți care se exclud reciproc. Opoziția unui electron ca „particulă” și ca „undă” este pur arbitrară. Cel puțin, pentru că conținutul său calitativ și cantitativ în momentele de manifestare a acestor „proprietăți” rămâne neschimbat, iar modificările în conținutul de electroni în sine sunt consistente în timp.
Prin urmare, în cele ce urmează, vom vorbi doar despre variabilitate proprietățile unui electron în cursul existenței sale, și nu despre dualitatea lor.

După cum sa menționat în articolul anterior, electronul nu este o undă în natură - este un oscilator armonic natural. Prin urmare, proprietatea unei „unde” observată în experimentele privind „difracția” și „interferența” unui electron se manifestă de fapt nu printr-un electron, ci printr-un sistem: electron + foton. Doar datorită conexiunii constante cu fotonul, electronul, în compoziție nou FD dobândește proprietăți de undă. Prin urmare, strict vorbind, trebuie admis că „Dualismul undelor corporale” al proprietăților ca atare nu este inerent electronului.
În cele ce urmează, vom vorbi despre foton-electron» - un sistem format din stările de energie și de sarcină ale materiei, adică despre starea de încărcare a energiei a materiei (ECSM).

Desigur, atunci când se analizează experimentele cu EPSM care confirmă natura lor „undă”, ar fi necesar să se țină cont de toate circumstanțele reale ale a ceea ce se întâmplă. În special, faptul că nu o copie abstractă „monofazată” a unui electron participă la proces, ci un electron „bifazic” existent în mod obiectiv. Nu ar strica să aveți idei reale despre structura fotonului cu care electronul formează un sistem și, de asemenea, să aveți o idee mai clară despre structura țintei. Dar, din păcate, pe baza cunoștințelor existente, nu se va putea prezenta în întregime ceea ce se întâmplă în experimente. Prin urmare, ne limităm la considerații generale bazate pe logica elementară.

Să începem prin a trece EPSM-ul prin două fante. Deoarece niciun misticism nu este nepotrivit în știință, recunoaștem imediat acest fapt. Desigur, de aici nu rezultă că EZS în acest moment este format din două jumătăți. Atât electronul, cât și fotonul din acest sistem își păstrează întotdeauna integritatea.
Deci, în momentul inițial de trecere a ESM sub forma unui electron în mișcare prin țintă, evident, FD se află în faza interacțiunii externe de formare a sarcinii.
Acest lucru, apropo, ne permite să tragem anumite concluzii despre dimensiunea EZS în momentul celei mai mari „expansiuni” a electronului. Acestea vor fi comparabile cu distanța dintre găurile din țintă. În avansarea ulterioară a obiectului prin țintă, structurile lor trebuie să fie într-o stare de antifază. Acest lucru va permite EZS să ajungă la celălalt capăt al țintei cu cele mai puține modificări.

Rezultatul care va fi observat pe ecran depinde în întregime de distanța de la țintă la ecran. Dacă FD interacționează cu ecranul într-o stare de faze coincidente, atunci un vârf în manifestarea proprietăților „energie-masă” ale unui electron în mișcare va fi observat exact în centrul ecranului în raport cu locația găurilor din ținta. Va exista o reflectare a EZS de pe ecran.
Dacă intră în contact într-o stare de antifază, atunci DO va pătrunde adânc în ecran și nu vom vedea nimic.
Dacă direcția de mișcare a FD se abate de la o linie dreaptă, distanța până la ecran se va schimba. Rezultatul interacțiunilor se va schimba și el, pentru că DOF va ajunge pe ecran în diferite faze.
Astfel, va fi creat un model similar cu cel observat în interferența undelor. Cu toate acestea, lăsați cititorul să se gândească singur dacă acest efect din interacțiunile unui electron în mișcare cu un ecran poate fi considerat ca o interferență a acestuia cu el însuși.
Cu alte cuvinte, trebuie să aflați - poate interfera o singură undă? Având în vedere că, conform prevederilor fizicii clasice, pentru a obține acest efect, este necesară suprapunerea undelor între ele.

Pentru a explica „difracția” unui electron în mișcare atunci când trece printr-o gaură, nu se poate adăuga puțin la ceea ce s-a spus.
Raționând logic, ar trebui presupus că în momentul inițial de trecere a țintei, FD-ul trebuie să fie în starea „particulă”, sau pur și simplu în antifază cu starea țintei.
La părăsirea țintei, în cazul abaterii mișcării de la FD rectiliniu, nu este deloc necesar să aveți capacitatea de a „ocoli” obstacolul. Este suficient ca el să fie în antifază cu conținutul țintei pentru a trece aproape nestingherit prin aceasta. Desigur, structura și dimensiunile obstacolului trebuie să fie adecvate frecvenței oscilațiilor din structura FD.

Rezultate.

Masa și sarcina unui electron, observate într-un timp care depășește semnificativ frecvența propriilor oscilații, arată ca niște valori conservate, constante. Dar în timpul unei perioade de mișcări oscilatorii în structura GL, intensitatea manifestării proprietăților poate varia de la maxim, aproape la zero.
Un electron în faza semiquantelor „convergente” nu este practic observat și nu prezintă nicio proprietate (cu posibila excepție a unei sarcini).
Toate proprietățile unui electron cunoscute de fizică pot fi atribuite fazei semiquantelor „divergente”. Ca urmare o fază separată a perioadei de existență a unui electron este percepută de subiect ca un obiect fizic cu drepturi depline. Prin urmare, atunci când analizăm proprietățile unui electron, suntem forțați să subdivizăm existența acestuia în faza semiquantelor „divergente” în două feluri de „subfaze”. Într-una dintre ele (în stadiul inițial de expansiune), electronul va avea o structură aproape „monolitică”, reprezentând o „particulă”. În celălalt (la stadiul maxim de expansiune), din cauza incertitudinii în mărime și a „împrăștierii” conținutului în spațiul OSM, electronul va apărea sub forma unei „unde”.
Cu alte cuvinte apare un electron în stadiul inițial de expansiune pentru un observator extern sub forma unui emițător punctual de materie în mișcare, care produce semiquante „divergente” de același fel.
Datorită inobservabilității practice a interacțiunii de transformare externă limitele electronului în stadiul de „expansiune” maximă devin fantomatice.
Diferențele dintre electron și câmpul de deformare spațială OSM, precum și cu conținutul OSM în sine, sunt șterse. Ca urmare, devine absolut neclar unde electronul „monofazat” „trage” mișcarea sarcinii pentru a implementa procesul de „radiere” a conținutului său material.
Cu atât mai inexplicabilă este apariția energiei, pe care un electron „în repaus” nu o are (și nu o poate avea în principiu), dar pe care, conform teoriei fizice existente, electronul trebuie să iradieze irevocabil în spațiul înconjurător. (Aici, „energie” se referă la conținutul de energie al unui foton.)

În legătură cu o astfel de percepție unilaterală a structurii electronilor, apar o serie de probleme în fizica teoretică modernă.
În special, ideile despre natura unui electron bazate pe modele matematice care apar ca urmare a generalizării doar a unei manifestări vizuale, externe, a unei părți a conținutului de electroni, sunt ilogice în natură.
Ei cer să renunțe la normele logicii formale, să gândească nu doar într-un mod original, ci „neconvențional”.
Acest lucru nu poate duce la altceva decât la o creștere a numărului de pacienți din clinicile de psihiatrie. Deoarece niciun subiect sănătos nu este capabil să prezinte un FD care este atât o undă, cât și o particulă.

În modelele matematice în sine, concepute pentru a descrie fenomenele naturale în conformitate cu originalul, disproporții și infinitate apar într-un număr de cantități (inclusiv masa, sarcina, dimensiunea și energia). În lupta împotriva acestor „divergențe”, sunt folosite metode ingenioase (în special, teoria renormalizărilor), menite să teoria potrivirii la datele experimentale.
Aceasta amintește oarecum de o încercare a unui elev de școală primară de a rezolva o problemă de matematică. in orice fel, după ce a aflat răspunsul la sfârșitul manualului.
Toate aceste „dificultăți” sunt destul de de înțeles. fizica teoretică este forțată să explice fenomene care sunt în principiu inexplicabile din punctul de vedere al teoriei moderne.

Cel mai probabil, realitatea fizică este mai bogată și mai diversă decât cele mai sălbatice fantezii ale noastre, iar proprietățile materiei chiar și la nivel elementar (în special OSM) sunt multiple și inepuizabile.
Probabil că nu numai electronul în întregul său conținut structural, ci și multe alte realități ale lumii fizice ne scapă atenției. Dar și acum putem spune că nu există nimic mistic sau exclusiv de necognoscibil în fenomenele microlumii.

Un electron este o particulă elementară, care este una dintre unitățile principale din structura materiei. Sarcina unui electron este negativă. Cele mai precise măsurători au fost făcute la începutul secolului al XX-lea de către Millikan și Ioffe.

Sarcina electronului este egală cu minus 1,602176487 (40) * 10 -1 9 C.

Prin această valoare se măsoară sarcina electrică a celorlalte particule mai mici.

Conceptul general de electron

În fizica particulelor, se spune că electronul este indivizibil și nu are structură. Este implicat în procese electromagnetice și gravitaționale, aparține grupului lepton, la fel ca antiparticula sa, pozitronul. Printre alți leptoni, are cea mai ușoară greutate. Dacă electronii și pozitronii se ciocnesc, aceasta duce la anihilarea lor. O astfel de pereche poate apărea din gama-cuantica de particule.

Înainte ca neutrinul să fie măsurat, electronul era considerat cea mai ușoară particulă. În mecanica cuantică, este denumit fermioni. Electronul are și un moment magnetic. Dacă se face referire la el și la un pozitron, atunci pozitronul este separat ca o particulă încărcată pozitiv, iar electronul se numește negatron, ca o particulă cu sarcină negativă.

Proprietățile individuale ale electronilor

Electronii aparțin primei generații de leptoni, cu proprietăți de particule și unde. Fiecare dintre ele este dotat cu o stare cuantică, care este determinată prin măsurarea energiei, a orientării spinului și a altor parametri. El își dezvăluie apartenența la fermioni prin imposibilitatea de a avea doi electroni în aceeași stare cuantică în același timp (după principiul Pauli).

Este studiată în același mod ca o cvasiparticulă într-un potențial cristalin periodic, în care masa efectivă poate diferi semnificativ de masa în repaus.

Prin mișcarea electronilor apar curent electric, magnetism și CEM termic. Sarcina unui electron în mișcare formează un câmp magnetic. Cu toate acestea, un câmp magnetic extern deviază particula dintr-o direcție dreaptă. Când este accelerat, electronul dobândește capacitatea de a absorbi sau de a emite energie ca un foton. Setul său este format din învelișuri atomice de electroni, numărul și poziția cărora determină proprietățile chimice.

Masa atomică constă în principal din protoni și neutroni nucleari, în timp ce masa electronilor este de aproximativ 0,06% din greutatea atomică totală. Forța electrică Coulomb este una dintre principalele forțe care pot menține un electron aproape de nucleu. Dar atunci când moleculele sunt create din atomi și apar legături chimice, electronii sunt redistribuiți în noul spațiu format.

Nucleonii și hadronii sunt implicați în apariția electronilor. Izotopii cu proprietăți radioactive sunt capabili să emită electroni. În condiții de laborator, aceste particule pot fi studiate în instrumente speciale și, de exemplu, telescoapele pot detecta radiația de la ele în norii de plasmă.

Deschidere

Electronul a fost descoperit de fizicienii germani în secolul al XIX-lea, când au studiat proprietățile catodice ale razelor. Apoi, alți oameni de știință au început să o studieze mai detaliat, aducând-o la rangul de particule separate. Au fost studiate radiațiile și alte fenomene fizice conexe.

De exemplu, un grup condus de Thomson a estimat sarcina unui electron și masa razelor catodice, ale căror rapoarte, după cum au descoperit, nu depind de o sursă materială.
Și Becquerel a descoperit că mineralele emit radiații de la sine, iar razele lor beta pot fi deviate prin acțiunea unui câmp electric, în timp ce masa și sarcina au păstrat același raport ca cel al razelor catodice.

Teoria atomică

Conform acestei teorii, un atom este format dintr-un nucleu și electroni în jurul lui, dispuși sub forma unui nor. Ele se află în unele stări de energie cuantificate, a căror modificare este însoțită de procesul de absorbție sau emisie de fotoni.

Mecanica cuantică

La începutul secolului al XX-lea, a fost formulată o ipoteză conform căreia particulele materiale au proprietățile atât ale particulelor proprii, cât și ale undelor. De asemenea, lumina se poate manifesta sub formă de undă (se numește undă de Broglie) și particule (fotoni).

Drept urmare, a fost formulată celebra ecuație Schrödinger, care a descris propagarea undelor de electroni. Această abordare se numește mecanică cuantică. A fost folosit pentru a calcula stările electronice ale energiei în atomul de hidrogen.

Proprietățile fundamentale și cuantice ale electronului

Particula prezintă proprietăți fundamentale și cuantice.

Cele fundamentale includ masa (9,109 * 10 -31 kilograme), sarcina electrică elementară (adică porțiunea minimă a sarcinii). Conform măsurătorilor efectuate până acum, în electron nu se găsesc elemente care să-i dezvăluie substructura. Dar unii oameni de știință sunt de părere că este o particulă încărcată punctual. După cum sa indicat la începutul articolului, sarcina electrică electronică este -1,602 * 10 -19 C.

Fiind o particulă, un electron poate fi simultan o undă. Experimentul cu două fante confirmă posibilitatea trecerii sale simultane prin ambele. Acest lucru intră în conflict cu proprietățile particulei, unde este posibil să treacă doar printr-o fante de fiecare dată.

Se consideră că electronii au aceleași proprietăți fizice. Prin urmare, permutarea lor, din punct de vedere al mecanicii cuantice, nu duce la o schimbare a stării sistemului. Funcția de undă a electronilor este antisimetrică. Prin urmare, soluțiile sale dispar atunci când electroni identici intră în aceeași stare cuantică (principiul lui Pauli).

Electron. Formarea și structura electronului. Monopolul magnetic al unui electron.

(continuare)

Partea 4. Structura electronului.

4.1. Electronul este o particulă cu două componente, care constă doar din două câmpuri super-condensate (condensate, concentrate) - câmpul electric-minus și câmpul magnetic-N. în care:

a) densitatea electronică - maximul posibil în Natură;

b) dimensiunile electronilor (D = 10 -17 cm și mai puțin) - minim în Natură;

c) în conformitate cu cerința minimizării energiei, toate particulele - electroni, pozitroni, particule cu sarcină fracțională, protoni, neutroni etc. trebuie să aibă (și să aibă) formă sferică;

d) din motive necunoscute, indiferent de valoarea energetică a fotonului „părinte”, absolut toți electronii (și pozitronii) se nasc absolut identici în parametrii lor (de exemplu, masa absolut tuturor electronilor și pozitronilor este de 0,511 MeV).

4.2. „Este stabilit în mod sigur că câmpul magnetic al unui electron este aceeași proprietate integrală ca și masa și sarcina acestuia. Câmpurile magnetice ale tuturor electronilor sunt aceleași, la fel cum masele și sarcinile lor sunt aceleași.” (c) Acest lucru ne permite automat să tragem o concluzie fără ambiguitate despre echivalența masei și sarcinii electronului, adică: masa a electronului este echivalentul sarcinii și invers - sarcina electronului este echivalentul masei (pentru pozitron - în mod similar).

4.3. Această proprietate de echivalență se aplică și particulelor cu sarcini fracționale (+2/3) și (-1/3), care stau la baza quarcilor. Adică: masa pozitronului, electronului și a tuturor particulelor fracționale este echivalentul sarcinii lor și invers - sarcinile acestor particule sunt echivalentul masei. Prin urmare, sarcina specifică a electronului, a pozitronului și a tuturor particulelor fracționale este aceeași (const) și este egală cu 1,76 * 10 11 C/kg.

4.4. Pentru că cuantumul elementar de energie este automat un cuantum elementar de masă, atunci masa electronului (ținând cont de prezența particulelor fracționale 1/3 și 2/3) trebuie să aibă valorile , multipli ai maselor a trei semiquante negative. (Vezi și „Foton. Structura fotonului. Principiul mișcării. paragraful 3.4.)

4.5. Este foarte dificil să se determine structura internă a unui electron din multe motive, totuși, este de un interes considerabil, cel puțin în prima aproximare, să se ia în considerare influența a două componente (electrică și magnetică) asupra structurii interne a unui electron. . Vezi fig. 7.

Fig.7. Structura internă a electronului, opțiuni:

Opțiunea numărul 1. Fiecare pereche de frunze a semicuantumului negativ formează „microelectroni”, care formează apoi un electron. În acest caz, numărul de „microelectroni” trebuie să fie un multiplu de trei.

Opțiunea numărul 2. Electronul este o particulă cu două componente, care constă din două monopoluri emisferice independente unite - electrice (-) și magnetice (N).

Opțiunea numărul 3. Electronul este o particulă cu două componente, care constă din doi monopoli - electric și magnetic. În acest caz, monopolul magnetic sferic este situat în centrul electronului.

Opțiunea numărul 4. Alte optiuni.

Aparent, o variantă poate fi luată în considerare atunci când câmpurile electrice (-) și magnetice (N) pot exista în interiorul unui electron nu numai sub formă de monopoluri compacte, ci și sub forma unei substanțe omogene, adică formează un practic lipsit de structură. ? cristalin? omogen? particulă. Cu toate acestea, acest lucru este foarte îndoielnic.

4.6. Fiecare dintre opțiunile propuse are propriile avantaje și dezavantaje, de exemplu:

a) Opțiunile #1. Electronii cu acest design fac posibilă formarea cu ușurință a particulelor fracționale cu o masă și sarcină multiplu de 1/3, dar în același timp fac dificilă explicarea propriului câmp magnetic al electronului.

b) Opțiunea numărul 2. Acest electron, atunci când se deplasează în jurul nucleului unui atom, este orientat în mod constant către nucleul cu monopolul său electric și, prin urmare, poate avea doar două opțiuni de rotație în jurul axei sale - în sensul acelor de ceasornic sau în sens invers acelor de ceasornic (interdicția lui Pauli?), etc.

4.7. Atunci când luați în considerare aceste opțiuni (sau nou propuse), este imperativ să luați în considerare proprietățile și caracteristicile reale ale electronului, precum și o serie de cerințe obligatorii, de exemplu:

Prezența unui câmp electric (sarcină);

Prezența unui câmp magnetic;

Echivalența unor parametri, de exemplu: masa unui electron este echivalentă cu sarcina acestuia și invers;

Capacitatea de a forma particule fracționate cu o masă și o sarcină multiplu de 1/3;

Prezența unui set de numere cuantice, spin etc.

4.8. Electronul a apărut ca o particulă cu două componente, în care o jumătate (1/2) este un câmp electric compactat-minus (monopol electric-minus), iar a doua jumătate (1/2) este un câmp magnetic compactat (monopol magnetic). -N). Cu toate acestea, trebuie avut în vedere că:

Câmpurile electrice și magnetice în anumite condiții se pot genera unul pe altul (se pot transforma unul în celălalt);

Un electron nu poate fi o particulă cu o singură componentă și constă 100% din câmpul minus, deoarece un câmp minus cu o singură încărcare se va descompune din cauza forțelor de respingere. De aceea este necesară prezența unei componente magnetice în interiorul electronului.

4.9. Din păcate, nu este posibil să se efectueze o analiză completă a tuturor avantajelor și dezavantajelor opțiunilor propuse și să aleagă singura versiune corectă a structurii interne a electronului în această lucrare.

Partea 5. „Proprietățile undei ale unui electron”.

5.1. Până la sfârșitul anului 1924 punctul de vedere conform căruia radiațiile electromagnetice se comportă parțial ca unde și parțial ca particule, a devenit general acceptat... Și în acest moment francezul Louis de Broglie, care la acea vreme era student absolvent, a fost lovit de o idee genială: de ce nu poate fi același lucru pentru substanță? Louis de Broglie a făcut lucrul invers asupra particulelor pe care a făcut-o Einstein asupra undelor luminoase. Einstein a conectat undele electromagnetice cu particule de lumină; de Broglie a asociat mișcarea particulelor cu propagarea undelor, pe care le-a numit unde de materie. Ipoteza lui De Broglie s-a bazat pe asemănarea ecuațiilor care descriu comportamentul razelor de lumină și a particulelor de materie și era de natură exclusiv teoretică. Pentru a confirma sau infirma, au fost necesare fapte experimentale.” (c)

5.2. „În 1927, fizicienii americani K.Davisson și K.Jermer au descoperit că atunci când electronii sunt „reflexii” de la suprafața unui cristal de nichel, maximele apar la anumite unghiuri de reflexie. Date similare (apariția maximelor) erau deja disponibile din observarea difracției undelor de raze X de către structurile cristaline. Prin urmare, apariția acestor maxime în fasciculele de electroni reflectate nu putea fi explicată în alt mod decât pe baza ideilor despre unde și difracția lor.Astfel, proprietățile undei ale particulelor - electroni (și ipoteza lui de Broglie) au fost demonstrate prin experiment. .” (c)

5.3. Cu toate acestea, luarea în considerare a procesului de apariție a proprietăților corpusculare ale unui foton descris în această lucrare (vezi Fig. 5.) ne permite să tragem concluzii destul de clare:

a) pe măsură ce lungimea de undă scade de la 10 -4 la 10 - 10 (C)(C)(C)(C)(C) vezi câmpurile electrice și magnetice ale unui foton sunt condensate

(C)(C)(C)(C)(C)(C)(C)(C)(C)(C) b) când câmpurile electrice și magnetice sunt compactate, la „linia de separare” începe o creștere rapidă a „densității” câmpurilor și deja în domeniul de raze X densitatea câmpului este proporțională cu densitatea unei particule „obișnuite” .

c) prin urmare, un foton de raze X, atunci când interacționează cu un obstacol, nu mai este reflectat de obstacol ca o undă, ci începe să sară în el ca o particulă.

5.4. Acesta este:

a) deja în domeniul razelor X moi, câmpurile electromagnetice ale fotonilor sunt atât de condensate încât este foarte dificil să se detecteze proprietățile undelor acestora. Citat: „Cu cât lungimea de undă a unui foton este mai mică, cu atât este mai dificil să detectezi proprietățile unei unde din el și cu atât mai puternic apar proprietățile unei particule în el.”

b) în domeniul razelor X dure și gama, fotonii se comportă ca niște particule 100% și este aproape imposibil să se detecteze proprietățile undelor în ele. Adică: fotonul cu raze X și cu raze gamma pierde complet proprietățile undei și se transformă într-o particulă 100%. Citat: „Energia cuantelor din raze X și gama gamma este atât de mare încât radiația se comportă aproape ca un flux de particule” (c).

c) prin urmare, în experimentele privind împrăștierea unui foton de raze X de pe suprafața cristalului, nu a mai fost observată o undă, ci o particulă obișnuită care a sărit de pe suprafața cristalului și a repetat structura rețelei cristaline.

5.5. Înainte de experimentele lui K. Davisson și K. Germer, existau deja date experimentale privind observarea difracției undelor de raze X pe structurile cristaline. Prin urmare, obținând rezultate similare în experimente cu împrăștierea electronilor pe un cristal de nichel, ei au atribuit automat proprietăți de undă electronului. Cu toate acestea, un electron este o particulă „solidă” care are o masă reală în repaus, dimensiuni etc. Nu este o particulă de electron care se comportă ca o undă de fotoni, ci un foton de raze X are (și prezintă) toate proprietățile a unei particule. Nu un electron este reflectat de un obstacol ca un foton, ci un foton de raze X este reflectat de un obstacol ca o particulă.

5.6. Prin urmare: electronul (și alte particule) nu au avut nicio „proprietăți de undă”, nu există și nu poate exista. Și nu există condiții prealabile, cu atât mai puțin oportunități de a schimba această situație.

Partea 6. Concluzii.

6.1 Electronii și pozitronii sunt primele și fundamentale particule, a căror prezență a determinat apariția quarcilor, protonilor, hidrogenului și a tuturor celorlalte elemente ale tabelului periodic.

6.2. Din punct de vedere istoric, o particulă a fost numită electron și a primit semnul minus (materie), iar cealaltă a fost numită pozitron și i s-a dat un semn plus (antimaterie). „S-a convenit ca sarcina electrică a electronului să fie considerată negativă în conformitate cu un acord anterior de a numi sarcina chihlimbarului electrificat negativ” (c).

6.3. Un electron poate apărea (apare = se naște) doar într-o pereche cu un pozitron (un electron este o pereche de pozitroni). Apariția în Natură a cel puțin unui electron sau pozitron „nepereche” (singur) reprezintă o încălcare a legii conservării sarcinii, a electroneutralității generale a materiei și este imposibilă din punct de vedere tehnic.

6.4. Formarea unei perechi electron-pozitron în câmpul Coulomb al unei particule încărcate are loc după separarea cuantelor elementare ale unui foton pe direcția longitudinală în două părți componente: negativă - din care se formează o particulă minus (electron) și pozitivă. - din care se formează o particulă plus (pozitron). Separarea unui foton neutru electric pe direcția longitudinală în două părți absolut egale ca masă, dar diferite ca sarcini (și câmpuri magnetice) este o proprietate naturală a fotonului, care decurge din legile conservării sarcinii etc. Prezența chiar și cantități neglijabile de „particule-plus” „în interiorul” electronului și „în interiorul” pozitronului - „particule-minus” - sunt excluse. De asemenea, exclude prezența „particulelor” neutre din punct de vedere electric (tăieri, bucăți, fragmente etc.) ale fotonului părinte în interiorul electronului și protonului.

6.5. Din motive necunoscute, absolut toți electronii și pozitronii se nasc ca particule de referință „maxim-minim” (adică nu pot fi mai mari și nu pot fi mai mici ca masă, sarcină, dimensiuni și alte caracteristici). Formarea oricăror particule mai mici sau mai mari-plus (pozitroni) și particule-minus (electroni) din fotonii electromagnetici este exclusă.

6.6. Structura internă a electronului este predeterminată în mod unic de secvența aspectului său: electronul este format ca o particulă cu două componente, care este 50% câmp electric compactat-minus (monopol electric-minus) și 50% câmp magnetic dens ( monopol magnetic-N). Acești doi monopoli pot fi considerați particule încărcate diferit, între care apar forțe de atracție reciprocă (adeziune).

6.7. Monopolurile magnetice există, dar nu sub formă liberă, ci doar ca componente ale unui electron și ale unui pozitron. În acest caz, monopolul magnetic-(N) este o parte integrantă a electronului, iar monopolul magnetic-(S) este o parte integrantă a pozitronului. Prezența unei componente magnetice „în interiorul” electronului este necesară, deoarece numai un monopol magnetic-(N) poate forma cea mai puternică (și fără precedent ca putere) legătură cu un monopol electric în minus încărcat individual.

6.8. Electronii și pozitronii au cea mai mare stabilitate și sunt particule a căror descompunere este imposibilă teoretic și practic. Ele sunt indivizibile (după sarcină și masă), adică: separarea spontană (sau forțată) a unui electron sau pozitron în mai multe părți calibrate sau „de dimensiuni diferite” este exclusă.

6.9. Electronul este etern și nu poate „dispărea” până când nu întâlnește o altă particulă cu mărime egală, dar cu semn opus sarcini electrice și magnetice (pozitron).

6.10. Deoarece doar două particule standard (calibrate) pot apărea din undele electromagnetice: un electron și un pozitron, atunci pe baza lor pot apărea doar quarci, protoni și neutroni standard. Prin urmare, toată materia vizibilă (barionică) a universurilor noastre și a tuturor celorlalte universuri constă din aceleași elemente chimice (tabelul lui Mendeleev) și constante fizice uniforme și legi fundamentale similare cu legile „noastre” acţionează peste tot. Apariția în orice punct al spațiului infinit a „alte” particule elementare și „alte” elemente chimice este exclusă.

6.11. Toată materia vizibilă a Universului nostru a fost formată din fotoni (probabil în domeniul microundelor) conform singurei scheme posibile: foton → pereche electron-pozitron → particule fracționale → quarci, gluon → proton (hidrogen). Prin urmare, toată materia „solidă” a Universului nostru (inclusiv Homo sapiens) este câmpuri electrice și magnetice condensate de fotoni. Nu au existat alte „materiale” pentru formarea sa în Cosmos și nu pot exista.

P.S. Este electronul inepuizabil?

Introducere…………………………………………………………………………
Parte principală………………………………………………………………
	Definiția electronului, descoperirea lui …………..………
	Proprietățile electronilor ………………………………………………………
	Structura învelișurilor de electroni …………………………………………..
	Concluzii ……………………………………………………………………….
Concluzie……………………………………………………………………
Bibliografie…………………………………………………………..
Aplicații
Atasamentul 1……………………………………………………………….

Introducere

Prima idee despre ce un atom, un electron, un înveliș de electroni ne-a fost dată în clasa a VIII-a. Acestea au fost bazele, cea mai simplă explicație a celui mai dificil, după cum sa dovedit, material. Pentru mine, în clasa a VIII-a, cele mai simple explicații au fost suficiente. Dar nu cu mult timp în urmă, cu aproximativ 2-3 luni în urmă, am început să mă gândesc la cum funcționează de fapt un atom, cum se mișcă un electron, ce este un „orbital electronic” în deplina înțelegere. La început am încercat să mă gândesc la asta, dar din cap nu mi-a ieșit nimic „sensibil”, conform ideilor mele. Apoi am început să studiez literatură suplimentară pentru a obține o imagine completă a microlumii și a răspunde la întrebările care mă interesează. Cu fiecare rând nou din ceea ce am citit, ceva nou s-a deschis pentru mine. În continuare, am încercat să prezint ceea ce aș putea studia și parțial (deoarece cunoștințele de un nivel atât de înalt sunt oferite la universități și studiate de mulți oameni de știință din întreaga lume și este foarte dificil pentru un școlar să înțeleagă pe deplin un astfel de material) în timpul de data asta.

Parte principală

1. Definirea electronului, descoperirea lui.

Electron - stabil, încărcat negativ particulă elementară , una dintre unitățile structurale de bază ale materiei.

Este fermion (adică are pe jumătate întreg a învârti ). Se refera la leptoni (singura particulă stabilă dintre leptonii încărcați). Sunt formați din electroni învelișurile de electroni ale atomilor , unde numărul și poziția lor determină aproape totul Proprietăți chimice substante. Mișcarea electronilor liberi provoacă fenomene precum curentul electric în conductori și vid.

data deschiderii electron este considerat a fi 1897 când Thomson A fost creat un experiment pentru a studia razele catodice. Au fost obținute primele imagini ale urmei electronilor individuali Charles Wilson cu ajutorul camera de ceata.

2. Proprietăţile unui electron.

A. Masa și sarcina unei particule.

Sarcina electronului este indivizibilă și egală cu −1,(35) 10−19 C. A fost măsurat pentru prima dată direct în experimentele lui A. F. Ioffe (1911) și R. Milliken (1912). Această valoare servește ca unitate de măsură a sarcinii electrice a altor particule elementare (spre deosebire de sarcina unui electron, sarcina elementară este de obicei luată cu un semn pozitiv). Masa electronului este 9.(40) 10−31 kg.

B. Imposibilitatea descrierii electronului prin legile clasice ale mecanicii și electrodinamicii.

Multă vreme nu au existat cunoștințe despre structura reală a atomului. La sfârșitul secolului XIX - începutul secolului XX. în. s-a dovedit că atomul este o particulă complexă formată din particule mai simple (elementare). În 1911, pe baza datelor experimentale, fizicianul englez E.Rutherford a propus un model nuclear al atomului cu o concentrație aproape completă de masă într-un volum relativ mic. Nucleul unui atom, care este format din protoni și neutroni, are o sarcină pozitivă. Este înconjurat de electroni care poartă o sarcină negativă.

Este imposibil să descriem mișcarea electronilor într-un atom din punctul de vedere al mecanicii și electrodinamicii clasice, deoarece:

Dacă afirmăm că un electron (ca corp solid) se mișcă pe o orbită circulară închisă în jurul nucleului cu V ~ m / s (adică, considerat din punctul de vedere al mecanicii clasice), atunci sub acțiunea unei forțe centripete trebuie să asupra nucleului atomului va cădea cel mai scurt timp (~ sec) ceea ce va duce la inexistența atomului ca atare și la inexistența moleculelor, întrucât electronii interacționează între atomi;

Dacă considerăm un electron ca un corp încărcat (adică îl considerăm din punctul de vedere al electrodinamicii), atunci el trebuie inevitabil să fie atras de un nucleu încărcat pozitiv și, atunci când se mișcă, va radia un câmp electromagnetic și va pierde energie, care va pierde inevitabil energie. conduce la o situație similară, care și în cazul luării în considerare din punctul de vedere al mecanicii clasice.

Iată ce a scris Niels Bohr:

„Insuficiența electrodinamicii clasice pentru a explica proprietățile unui atom pe baza unui model de tip Rutherford se manifestă clar atunci când se consideră cel mai simplu sistem format dintr-un nucleu foarte mic încărcat pozitiv și un electron care se mișcă pe o orbită închisă în jurul nucleului. Din motive de simplitate, presupunem că masa unui electron este neglijabilă în comparație cu masa nucleului, iar viteza electronilor este mică în comparație cu viteza luminii.

Să presupunem mai întâi că nu există radiație de energie. În acest caz, electronul se va mișca pe orbite eliptice staționare... Acum luați în considerare efectul radiației energetice, deoarece este de obicei măsurat prin accelerația electronului. În acest caz, electronul nu se va mai mișca pe orbite staționare. Energia W va scădea continuu, iar electronul se va apropia de nucleu, descriind orbite tot mai mici, cu o frecvență din ce în ce mai mare; în timp ce electronul câștigă energie cinetică în medie, sistemul în ansamblu pierde energie. Acest proces va continua până când dimensiunile orbitelor devin de aceeași ordine cu dimensiunile electronilor sau nucleului. Un calcul simplu arată că energia emisă în timpul acestui proces este nemăsurat mai mare decât cea emisă în timpul proceselor moleculare obișnuite. Evident, comportamentul unui astfel de sistem este complet diferit de ceea ce se întâmplă de fapt cu un sistem atomic din natură. În primul rând, atomii reali au o anumită dimensiune și frecvență pentru o lungă perioadă de timp. În plus, se pare că, dacă luăm în considerare orice proces molecular, atunci după emiterea unei anumite cantități de energie caracteristică sistemului emis, acest sistem va fi întotdeauna din nou într-o stare de echilibru stabil, în care distanțele dintre particule vor fi de același ordin de mărime ca înaintea procesului...

B. postulatele lui Bohr.

Principalele ipoteze formulate Niels Bohr în 1913 pentru a explica modelul spectrul de linii ale atomului de hidrogen și ioni de tip hidrogen, precum și cuantic natura emisiei și absorbției Sveta. Bohr a venit din modelul planetar al atomului Rutherford.

· Atom poate fi doar în stări speciale staționare sau cuantice, fiecare dintre acestea corespunzând unei anumite energii. Într-o stare staționară, un atom nu radiază unde electromagnetice.

· Electron într-un atom , fără a pierde energie, se deplasează de-a lungul anumitor orbite circulare discrete pentru care momentul unghiular este cuantificat . Starea unui electron pe orbită determină energia acestora stări staţionare.

Când un electron se deplasează de pe orbită (nivel de energie) pe orbită, este emis sau absorbit cuantum de energie hν = En − Em , Unde En; Em – niveluri de energie între care se face trecerea. La trecerea de la nivelul superior în cel inferior, se emite energie, iar la trecerea de la nivelul inferior în cel superior este absorbită.

a) „Echilibrul dinamic al unui sistem în stări staționare poate fi considerat cu ajutorul mecanicii obișnuite, în timp ce trecerea unui sistem de la o stare staționară la alta nu poate fi interpretată pe această bază.

b) Această tranziție este însoțită de emisia de radiații monocromatice, pentru care raportul dintre frecvență și cantitatea de energie eliberată este exact același cu cel dat de teoria lui Planck..."

i-a permis lui Bohr să-şi formuleze teoria structurii atomului sau Modelul Bohr al atomului.

Este un model semiclasic al atomului bazat pe teoria lui Rutherford a structurii atomului. Folosind ipotezele de mai sus și legile mecanicii clasice, și anume egalitatea forței de atracție a unui electron din nucleu și forța centrifugă care acționează asupra unui electron în rotație, Bohr a obținut următoarele valori pentru raza unei orbite staționare și energia unui electron situat pe această orbită:

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

Este această expresie pentru energie care poate fi obținută prin aplicare Ecuația Schrödinger , rezolvând problema mișcării electronilor în câmpul central coulombian.

Raza primei orbite a atomului de hidrogen R0=5,(36) 10−11 m, numită acum raza Bohr , sau unitate atomică de lungime și este utilizat pe scară largă în fizica modernă. Energia primei orbite eV este energie de ionizare un atom de hidrogen.

Notă: Acest model este o aplicare aproximativă a legilor electrodinamicii cu unele ipoteze pentru a explica numai mișcarea unui electron în atomul de hidrogen. Pentru sistemele mai complexe cu un număr mare de electroni, această teorie este inacceptabilă. Este o consecință a unor legi cuantice mai generale.

G. Dualismul unde corpusculare.

În mecanica clasică, sunt luate în considerare două tipuri de mișcare: mișcarea corpului cu localizarea unui obiect în mişcare în fiecare punct al traiectoriei la un anumit moment în timp şi mișcarea valurilor , delocalizat în spațiul mediu. Pentru micro-obiecte, o astfel de delimitare a mișcării este imposibilă. Această caracteristică a mișcării se numește dualitate undă-particulă.

Dualitate undă-particulă – capacitatea unei microparticule, având o masă, dimensiune și sarcină, de a prezenta simultan proprietățile caracteristice undelor, de exemplu, capacitatea de difracție. În funcție de ce proprietăți ale particulelor sunt studiate, acestea prezintă fie una, fie alte proprietăți.

Autorul ideii dualismului cu unde corpusculare a fost A. Einstein , care și-a propus să considere cuantele radiațiilor electromagnetice - fotonii - ca niște particule care se mișcă cu viteza luminii, având masă în repaus zero. Energia lor este E = mc 2 = hν = hc / λ ,

Unde m este masa fotonului, Cu este viteza luminii în vid, h- constanta lui Planck, ν - frecvența radiației, λ - lungimea de undă.

În 1924 fizicianul francez Louis de Broglie a prezentat ideea că natura ondulatorie a propagării, stabilită pentru fotoni, are un caracter universal. Ar trebui să apară pentru orice particule cu impuls. Toate particulele cu un impuls finit, au proprietăți de undă, în special, sunt supuse interferență și difracţie .

Formulă de Broglie stabilește dependența lungimii de undă asociată cu o particulă de materie în mișcare de impulsul particulei:

unde este masa particulei, este viteza acesteia, - constanta lui Planck . Valurile în cauză se numesc unde de Broglie. Formulă de Broglie confirmată experimental prin experimente privind împrăștierea electronilor și a altor particule pe cristale și asupra trecerii particulelor prin substanțe. Un semn al procesului undelor în toate astfel de experimente este modelul de difracție al distribuției electronilor (sau a altor particule) în receptorii de particule.

Waves de Broglie au o natură specifică care nu are analogie între undele studiate în fizica clasică: modulul pătrat al amplitudinii undei de Broglie la un punct dat este o măsură a probabilității ca o particulă să fie detectată în acel punct. Modelele de difracție care se observă în experimente sunt o manifestare a unei regularități statistice, conform căreia particulele cad în anumite locuri ale receptorilor - unde intensitatea undei de Broglie este cea mai mare. Particulele nu se găsesc în acele locuri în care, conform interpretării statistice, pătratul modulului amplitudinii „undei de probabilitate” dispare.

Această teorie a marcat începutul formării mecanicii cuantice. În prezent, conceptul de dualitate undă-particulă este doar de interes istoric, deoarece a servit doar ca o interpretare, o modalitate de a descrie comportamentul obiectelor cuantice, alegând pentru el analogii din fizica clasică. De fapt, obiectele cuantice nu sunt nici unde clasice, nici particule clasice, dobândind proprietățile primelor sau celei din urmă doar într-o anumită aproximare.

Principiul incertitudinii lui E. Heisenberg.

În 1927 un fizician teoretician german LA. Heisenberg a formulat principiul incertitudinii, care constă în imposibilitatea fundamentală de a determina simultan cu exactitate poziția unei microparticule în spațiu și impulsul acesteia:

Δ px · Δ X ≥ h/ 2π,

unde ∆ px = m Δ vx x - incertitudinea (eroarea de determinare) a impulsului micro-obiectului de-a lungul coordonatei X; Δ X- incertitudinea (eroarea de determinare) a pozitiei micro-obiectului de-a lungul acestei coordonate.

Astfel, cu cât viteza este determinată mai precis, cu atât se știe mai puțin despre locația particulei și invers.

Prin urmare, pentru o microparticulă (în acest caz, un electron), conceptul de traiectorie a mișcării devine inacceptabil, deoarece este asociat cu coordonatele specifice și impulsul particulei. Putem vorbi doar despre probabilitatea de a-l găsi în unele zone ale spațiului.

A existat o tranziție de la „orbitele mișcării” electronilor, introduse de Bohr, la conceptul orbitali – regiuni ale spațiului în care probabilitatea ca electronii să fie prezenți este maximă.

3. Structura învelișurilor de electroni.

Învelișul de electroni a atomului – regiune a spațiului în care sunt probabil localizați electronii, caracterizată prin aceeași valoare a numărului cuantic principal nși, ca rezultat, situat la niveluri energetice apropiate. Numărul de electroni din fiecare înveliș de electroni nu depășește o anumită valoare maximă.

Învelișul de electroni a atomului – este o colectie orbitali atomici cu aceeași valoare a numărului cuantic principal n.

A) Conceptul de orbital atomic.

orbital atomic – acesta este un electron funcția de undă în câmpul electric simetric sferic al nucleului atomic, dat de principal n, orbital l si magnetice m numere cuantice.

1) funcția de undă - o funcție complexă care descrie starea unui sistem mecanic cuantic. (Atomul de hidrogen este considerat cel mai simplu sistem cuantic. Pe baza lui se fac toate calculele legate de funcția de undă.)

Cel mai important este semnificația fizică a funcției de undă. Se compune din următoarele:

« probabilitate densitate locația unei particule într-un punct dat din spațiu la un moment dat este considerată egală cupătrat valoare absolutăfuncţia de undă a acestei stări în reprezentarea în coordonate.

Funcția de undă a sistemului A de particule conține coordonatele tuturor particulelor: ψ(1,2,...,A, t).

Pătratul modulului funcției de undă a unei particule individuale |ψ(,t)|2 = ψ*(,t)ψ(,t) oferă probabilitatea detectării unei particule la momentul t într-un punct din spațiu descris de coordonate , și anume |ψ(,t) |2dv ≡ |ψ(x, y, z, t)|2dxdydz este probabilitatea de a găsi o particulă într-o regiune a spațiului cu un volum de dv = dxdydz în jurul punctului x, y,z. În mod similar, probabilitatea de a găsi la momentul t un sistem A de particule cu coordonatele 1,2,...,A într-un element de volum al unui spațiu multidimensional este dată de |ψ(1,2,...,A, t) |2dv1dv2...dvA .

Principiul incertitudinii Heisenberg impune anumite limite asupra preciziei calculării funcției de undă.

Valoarea funcției de undă se găsește prin rezolvarea așa-numitei Ecuații Schrödinger.

2) Ecuația Schrödinger - ecuație care descrie schimbarea în spațiu și timp stare pură (cuantică). , dat funcția de undă.

A fost propusă în 1926 de un fizician german E. Schrödinger pentru a descrie starea unui electron într-un atom de hidrogen.

3) Semnificația fizică a funcției de undă face posibilă înțelegerea semnificației geometrice a orbitalului atomic, care este după cum urmează:

„Un orbital atomic este o regiune a spațiului delimitată de o suprafață de densitate egalăprobabilitățisauîncărca. Densitatea de probabilitate pe suprafața limită este aleasă pe baza problemei care se rezolvă, dar de obicei în așa fel încât probabilitatea de a găsi un electron într-o zonă limitată să fie în intervalul 0,9 - 0,99 "

4) numere cuantice – acestea sunt numerele care definesc forma orbitalului, energia și momentul unghiular al electronului.

Numărul cuantic principal n poate lua orice valori întregi pozitive, începând de la unu ( n= 1,2,3, … ∞) și determină energia totală a unui electron într-un orbital dat (nivel de energie):

Energie pentru n= ∞ corespunde energie de ionizare a unui singur electron pentru un anumit nivel de energie.

Numărul cuantic orbital (numit și număr cuantic azimutal sau complementar) determină impuls unghiular electron și poate lua valori întregi de la 0 la n - 1 (l = 0,1, …, n - 1). impuls unghiular este dat de raport

Orbitalii atomici sunt de obicei numiți în funcție de denumirea literei numărului lor orbital:

Denumirile de litere ale orbitalilor atomici provin din descrierea liniilor spectrale din spectrele atomice: s (ascuțit) este o serie ascuțită în spectre atomice, p (principal)- Acasă, d (difuz) - difuză, f (Fundamental) este fundamentală.

· Număr cuantic magnetic ml

Mișcarea unui electron pe o orbită închisă provoacă apariția unui câmp magnetic. Starea electronului, datorită momentului magnetic orbital al electronului (ca urmare a mișcării sale orbitale), este caracterizată de al treilea număr cuantic - magnetic ml. Acest număr cuantic caracterizează orientarea orbitalului în spațiu, exprimând proiecția momentului unghiular orbital pe direcția câmpului magnetic.

În funcție de orientarea orbitalului față de direcția vectorului câmpului magnetic extern, numărul cuantic magnetic poate lua valorile oricăror numere întregi, atât pozitive, cât și negative, de la -l la +l, inclusiv 0, adică în total (2l + 1) valori. De exemplu, pentru l = 0, ml= - 1, 0, +1.

În acest fel, ml caracterizează valoarea proiecției vectorului momentului unghiular orbital pe direcția selectată. De exemplu, un orbital p într-un câmp magnetic poate fi orientat în spațiu în 3 poziții diferite. [ 9. 55]

5) Scoici.

Învelișurile de electroni sunt notate cu litere K, L, M, N, O, P, Q sau numere de la 1 la 7. Subnivelurile shell sunt notate cu litere s, p, d, f, g, h, i sau numere de la 0 la 6. Electronii învelișurilor exterioare au mai multă energie și, în comparație cu electronii învelișurilor interioare, sunt mai departe de nucleu, ceea ce îi face mai importanți în analiza comportării unui atom în chimie. reacții și în rol de conductor, întrucât legătura lor cu miezul este mai slabă și se rupe mai ușor.

6) Subniveluri.

Fiecare înveliș este format dintr-unul sau mai multe subniveluri, fiecare dintre ele constând din orbiti atomici. De exemplu, primul shell (K) constă dintr-un subnivel „1s”. A doua carcasă (L) este formată din două subnivele, 2s și 2p. Al treilea shell este de la „3s”, „3p” și „3d”.

Pentru a explica pe deplin structura învelișurilor de electroni, este necesar să evidențiem următoarele 3 prevederi foarte importante:

1) principiul Pauli.

A fost formulată de fizicianul elvețian W. Pauli în 1925. Este după cum urmează:

Un atom nu poate avea doi electroni care au aceleași proprietăți.

De fapt, acest principiu este mai fundamental. Se aplică tuturor fermionilor.

2) Principiul energiei minime.

Într-un atom, fiecare electron este situat astfel încât energia lui să fie minimă (ceea ce corespunde celei mai mari legături cu nucleul).

Deoarece energia unui electron în starea fundamentală este determinată de numărul cuantic principal n și numărul cuantic secundar l, atunci sunt completate mai întâi acele subnivele pentru care suma valorilor numerelor cuantice n și l este cea mai mică. .

Bazat pe acest lucru Pentru prima dată în 1961, el a formulat o poziție generală care afirmă că:

Un electron în starea fundamentală ocupă un nivel care nu are o valoare minimăn, și cu cea mai mică valoare a sumein+ l.

3) regula lui Gund.

Pentru această valoarel(adică, într-un anumit subnivel), electronii sunt aranjați în așa fel încât spinul total să fie maxim.

Dacă, de exemplu, este necesar să se distribuie trei electroni în trei celule p ale unui atom de azot, atunci fiecare va fi localizat într-o celulă separată, adică plasați pe trei orbitali p diferiți:

concluzii:

1) Mișcarea și proprietățile unui electron nu pot fi descrise de legile clasice ale mecanicii și electrodinamicii. Electronul poate fi descris doar în cadrul fizicii cuantice.

2) Electronul nu are o orbită clară de rotație. În jurul nucleului există un „nor” de electroni, unde electronul este situat în orice punct din spațiu în orice moment.

3) Un electron are proprietățile unei particule și ale unei unde.

4) Există diferite metode fizice și matematice pentru descrierea caracteristicilor unui electron.

5) Orbitalii atomici, fiecare dintre care constă din cel mult 2 electroni, alcătuiesc învelișul de electroni a atomului, ai cărui electroni participă la formarea legăturilor interatomice în molecule.

Concluzie.

La școală, în stadiul inițial, ei nu dezvăluie pe deplin ideea reală a structurii unui atom, a unui electron. Pentru a înțelege mai bine structura sa, este necesar să se studieze literatura suplimentară. Și cei care sunt interesați de acest subiect au toate oportunitățile de a-și aprofunda cunoștințele și chiar de a contribui la cunoașterea microparticulelor.

Cunoștințele inițiale despre legile fizicii nu sunt suficiente pentru a descrie pe deplin obiectele microlumii, în acest caz, electronii.

Fără a înțelege fundamentele universului, conceptele fundamentale ale microlumii, este imposibil să înțelegem macro și mega lume care ne înconjoară.

Bibliografie

1. Wikipedia. Articolul „Orbital atomic”.

2. Wikipedia. „Funcția de undă”.

3. Wikipedia. Articolul „Descoperirea electronului”.

4. Wikipedia. Articolul „Postulatele lui Bohr”.

5. Wikipedia. „Ecuația Schrödinger”.

6. Wikipedia. Articolul „Electron”.

7. , . Cititor de fizică: un manual pentru studenți „p. 168: Din articolul lui N. Bohr „Despre structura atomului și a moleculelor”. Prima parte. „Legarea electronilor de către un nucleu pozitiv”.

8. Departamentul MITHT. Fundamentele structurii materiei.

9. , . Începuturile chimiei.

Atasamentul 1

1. Sir Joseph John Thomson(18 decembrie 1856 - 30 august 1940) - Fizician englez care a descoperit electronul, laureat al Premiului Nobel pentru Fizică în 1906. Majoritatea lucrărilor sale sunt consacrate fenomenelor electrice, dar mai recent, în special trecerii electricității prin gaze, studiului razelor X și Becquerel.

2. Charles Thomson Reese Wilson(14 februarie 1869, Glencore - 15 noiembrie 1959, Carlops, o suburbie a Edinburghului) - fizician scoțian, pentru dezvoltarea camerei cu nori care îi poartă numele, care a dat „o metodă de detectare vizuală a traiectoriilor particulelor încărcate electric. folosind condensarea vaporilor”, Wilson a primit în 1927 (împreună cu Arthur Compton) Premiul Nobel pentru Fizică.

3. Ernest Rutherford(30 august 1871, Spring Grove - 19 octombrie 1937, Cambridge) - fizician britanic de origine Noua Zeelandă. Cunoscut drept „părintele” fizicii nucleare, el a creat modelul planetar al atomului. Câștigător al Premiului Nobel pentru Chimie în 1908.

4. Niels Henrik David Bohr(7 octombrie 1885, Copenhaga - 18 noiembrie 1962, Copenhaga) - fizician teoretic și persoană publică daneză, unul dintre fondatorii fizicii moderne. Premiul Nobel pentru fizică (1922). A fost membru a peste 20 de academii de științe ale lumii, inclusiv membru de onoare străin al Academiei de Științe a URSS (1929; membru corespondent din 1924).

Bohr este cunoscut ca creatorul primei teorii cuantice a atomului și un participant activ la dezvoltarea fundamentelor mecanicii cuantice. De asemenea, a avut o contribuție semnificativă la dezvoltarea teoriei nucleului atomic și a reacțiilor nucleare, a proceselor de interacțiune a particulelor elementare cu mediul.

5. Albert Einstein 14 martie 1879, Ulm, Württemberg, Germania - 18 aprilie 1955, Princeton, New Jersey, SUA) - fizician teoretician, unul dintre fondatorii fizicii teoretice moderne, laureat al Premiului Nobel pentru fizică în 1921, persoană publică umanistă. A trăit în Germania (1879-1893, 1914-1933), Elveția (1893-1914) și SUA (1933-1955). Doctor onorific al aproximativ 20 de universități de top din lume, membru al multor Academii de Științe, inclusiv membru de onoare străin al Academiei de Științe a URSS (1926). Autor a numeroase cărți și articole. Autor al celor mai importante teorii fizice: Relativitatea generală, Teoria cuantică a efectului fotoelectric etc.

6. Raymond, al 7-lea duce de Broglie, mai bine cunoscut ca Louis de Broglie(15 august 1892, Dieppe - 19 martie 1987, Louveciennes) - fizician teoretician francez, unul dintre fondatorii mecanicii cuantice, Premiul Nobel pentru fizică pentru 1929, membru al Academiei Franceze de Științe (din 1933) și secretar permanent al acesteia (din 1942) an), membru al Academiei Franceze (din 1944).

Louis de Broglie este autorul unor lucrări despre probleme fundamentale ale teoriei cuantice. El deține o ipoteză despre proprietățile undei ale particulelor materiale (unde de Broglie sau unde de materie), care a marcat începutul dezvoltării mecanicii ondulatorii. El a propus o interpretare originală a mecanicii cuantice, a dezvoltat teoria relativistă a particulelor cu spin arbitrar, în special fotonii (teoria neutrino a luminii), s-a ocupat de radiofizică, teorii clasice și cuantice ale câmpului, termodinamică și alte ramuri ale fizicii.

7. Werner Karl Heisenberg(germană 5 decembrie 1901, Würzburg - 1 februarie 1976, München) - fizician teoretician german, unul dintre fondatorii mecanicii cuantice. Premiul Nobel pentru fizică (1932). Membru al unui număr de academii și societăți științifice din lume.

8. Erwin Rudolf Joseph Alexander Schrödinger(12 august 1887, Viena - 4 ianuarie 1961, ibid) - fizician teoretician austriac, unul dintre fondatorii mecanicii cuantice. Premiul Nobel pentru fizică (1933). Membru al unui număr de academii mondiale de științe, inclusiv un membru străin al Academiei de Științe a URSS (1934).

Schrödinger deține o serie de rezultate fundamentale în domeniul teoriei cuantice, care au stat la baza mecanicii ondulatorii: el a formulat ecuațiile de undă (ecuațiile Schrödinger staționare și dependente de timp), a dezvoltat teoria perturbației mecanice ondulatorii și a obținut soluții la un număr de probleme specifice. Schrödinger a propus o interpretare originală a semnificației fizice a funcției de undă. Este autorul multor lucrări din diverse domenii ale fizicii: mecanică statistică și termodinamică, fizică dielectrică, teoria culorilor, electrodinamică, relativitate generală și cosmologie; a făcut mai multe încercări de a construi o teorie unificată a câmpului.

Fermion- conform ideilor științifice moderne: particule elementare care alcătuiesc materia. Fermionii includ quarci, electroni, muoni, tau-leptoni, neutrini. În fizică, o particulă (sau cvasi-particulă) cu un spin semiîntreg. Și-au primit numele în onoarea fizicianului Enrico Fermi.

Leptoni- fermionii, adică spinul lor este 1/2. Leptonii, împreună cu quarcii, constituie o clasă de fermioni fundamentale - particule care alcătuiesc materia și care, din câte se știe, nu au structură internă.

Spectrul de linii de hidrogen(sau Seria spectrală a hidrogenului) - un set de linii spectrale rezultate din tranziția electronilor de la oricare dintre nivelurile staționare superioare la unul inferior, care este principalul pentru această serie.

Momentul unghiular − o cantitate care depinde de cât de multă masă a unui corp dat se rotește, de modul în care este distribuită în raport cu axa de rotație și de ce viteză are loc rotația.

stare echilibrată este starea unui sistem cuantic în care energia sa și alte cantități dinamice care caracterizează starea cuantică nu se modifică.

stare cuantică- orice stare posibilă în care se poate afla un sistem cuantic.

În mecanica ondulatorie, este descrisă de o funcție de undă.