Электрон: различия между версиями
[отпатрулированная версия] | [отпатрулированная версия] |
Wikifido (обсуждение | вклад) м откат правок 37.115.217.165 (обс) к версии 4epenOK |
Arbnos (обсуждение | вклад) иначе некрасиво, оформление |
||
(не показаны 2 промежуточные версии этого же участника) | |||
Строка 6: | Строка 6: | ||
0,510998928(11) [[Электронвольт|МэВ/c²]]<ref name="CODATA allascii" />,<br /> |
0,510998928(11) [[Электронвольт|МэВ/c²]]<ref name="CODATA allascii" />,<br /> |
||
5,48579909067{{e|-4}} [[а.е.м.]]<ref>http://www.nature.com/nature/journal/v506/n7489/full/nature13026.html High-precision measurement of the atomic mass of the electron (2014)</ref> <ref>http://www.mpi-hd.mpg.de/mpi/en/news/meldung/detail/das-elektron-auf-der-waage Das Elektron auf der Waage</ref> |
5,48579909067{{e|-4}} [[а.е.м.]]<ref>http://www.nature.com/nature/journal/v506/n7489/full/nature13026.html High-precision measurement of the atomic mass of the electron (2014)</ref> <ref>http://www.mpi-hd.mpg.de/mpi/en/news/meldung/detail/das-elektron-auf-der-waage Das Elektron auf der Waage</ref> |
||
|[[ |
|[[Позитрон]] |
||
|[[Слабое взаимодействие|Cлабое]], [[Электромагнитное взаимодействие|электромагнитное]] и [[Гравитация|гравитационное]] |
|||
|[[ |
|[[Фермион]], [[лептон]] |
||
|−1,602176565(35){{e|−19}} [[Кулон|Кл]]<ref name="CODATA allascii" /> |
|−1,602176565(35){{e|−19}} [[Кулон|Кл]]<ref name="CODATA allascii" /> |
||
|1/2 |
|1/2 |
||
Строка 15: | Строка 16: | ||
|0 |
|0 |
||
|∞ (не менее 4,6{{e|26}} лет)<ref>{{статья|автор=H. O. Back et al.|заглавие=Search for electron decay mode e → γ + ν with prototype of Borexino detector|издание=Phys. Lett. B|год=2002|том=525 |страницы=29-40|doi=10.1016/S0370-2693(01)01440-X}}</ref> |
|∞ (не менее 4,6{{e|26}} лет)<ref>{{статья|автор=H. O. Back et al.|заглавие=Search for electron decay mode e → γ + ν with prototype of Borexino detector|издание=Phys. Lett. B|год=2002|том=525 |страницы=29-40|doi=10.1016/S0370-2693(01)01440-X}}</ref> |
||
|Нет |
|||
| нет |
|||
|— |
|— |
||
| |
|||
}} |
}} |
||
'''Электро́н''' (от {{lang-grc|ἤλεκτρον}} — [[янтарь]]<ref>Также то же, что и [[электрум]]: «янтарного цвета сплав золота (80 %) с серебром (20 %)» (''Черных П. Я.'' Историко-этимологический словарь).</ref>) — стабильная, отрицательно заряженная [[элементарная частица]], одна из основных структурных единиц вещества. Является [[фермион]]ом (то есть имеет полуцелый [[спин]]). Относится к [[лептон]]ам (единственная стабильная частица среди заряженных лептонов). Из электронов состоят [[Атомная орбиталь|электронные оболочки]] [[атом]]ов. Большинство [[химические свойства|химических свойств]] атома определяется строением внешних электронных оболочек.{{-1|<ref>{{Книга:Физическая энциклопедия|1|автор=|статья=Атом|ссылка=http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_physics/158/%D0%90%D0%A2%D0%9E%D0%9C|страницы=}}</ref>}} Движение свободных электронов обусловливает такие явления, как [[электрический ток]] в проводниках и [[вакуум]]е. |
'''Электро́н''' (от {{lang-grc|ἤλεκτρον}} — [[янтарь]]<ref>Также то же, что и [[электрум]]: «янтарного цвета сплав золота (80 %) с серебром (20 %)» (''Черных П. Я.'' Историко-этимологический словарь).</ref>) — стабильная, отрицательно заряженная [[элементарная частица]], одна из основных структурных единиц вещества. Является [[фермион]]ом (то есть имеет полуцелый [[спин]]). Относится к [[лептон]]ам (единственная стабильная частица среди заряженных лептонов). Из электронов состоят [[Атомная орбиталь|электронные оболочки]] [[атом]]ов. Большинство [[химические свойства|химических свойств]] атома определяется строением внешних электронных оболочек.{{-1|<ref>{{Книга:Физическая энциклопедия|1|автор=|статья=Атом|ссылка=http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_physics/158/%D0%90%D0%A2%D0%9E%D0%9C|страницы=}}</ref>}} Движение свободных электронов обусловливает такие явления, как [[электрический ток]] в проводниках и [[вакуум]]е. |
Версия от 18:08, 30 июня 2014
Электрон | |
---|---|
![]() | |
Квантовые числа | |
![]() |
Электро́н (от др.-греч. ἤλεκτρον — янтарь[1]) — стабильная, отрицательно заряженная элементарная частица, одна из основных структурных единиц вещества. Является фермионом (то есть имеет полуцелый спин). Относится к лептонам (единственная стабильная частица среди заряженных лептонов). Из электронов состоят электронные оболочки атомов. Большинство химических свойств атома определяется строением внешних электронных оболочек.Шаблон:-1 Движение свободных электронов обусловливает такие явления, как электрический ток в проводниках и вакууме.
Свойства
Заряд электрона неделим и равен −1,602176565(35)⋅10−19 Кл[2] (или −4,80320427(13)⋅10−10 ед. заряда СГСЭ в системе СГСЭ или −1,602176565(35)⋅10−20 ед. СГСМ в системе СГСМ); он был впервые непосредственно измерен в экспериментах А. Ф. Иоффе (1911) и Р. Милликена (1912). Эта величина служит единицей измерения электрического заряда других элементарных частиц (в отличие от заряда электрона, элементарный заряд обычно берётся с положительным знаком). Масса электрона равна 9,10938291(40)⋅10−31 кг.[2]
кг[2] — масса электрона.
Кл[2] — заряд электрона.
Кл/кг[2] — удельный заряд электрона.
— спин электрона в единицах
Согласно современным представлениям физики элементарных частиц, электрон неделим и бесструктурен (как минимум до расстояний 10−17 см)[3]. Электрон участвует в слабом, электромагнитном и гравитационном взаимодействиях. Он принадлежит к группе лептонов и является (вместе со своей античастицей, позитроном) легчайшим из заряженных лептонов. До открытия массы нейтрино электрон считался наиболее лёгкой из массивных частиц — его масса примерно в 1836 раз меньше массы протона. Спин электрона равен 1⁄2, и, таким образом, электрон относится к фермионам. Как и любая заряженная частица со спином, электрон обладает магнитным моментом, причем магнитный момент делится на нормальную часть и аномальный магнитный момент. Иногда к электронам относят как собственно электроны, так и позитроны (например, рассматривая их как общее электрон-позитронное поле, решение уравнения Дирака), особенно в тех задачах, когда их общие свойства более существенны, чем различия. При таком выборе терминов отрицательно заряженный электрон называют[4] негатроном[5], положительно заряженный — позитроном.
Находясь в периодическом потенциале кристалла, электрон рассматривается как квазичастица, эффективная масса которой может значительно отличаться от массы электрона.
Свободный электрон не может поглотить фотон, хотя и может рассеять его (см. эффект Комптона).
Этимология и история открытия
Название «электрон» происходит от греческого слова ἤλεκτρον, означающего «янтарь»: ещё в древней Греции естествоиспытателями проводились эксперименты — куски янтаря тёрли шерстью, после чего те начинали притягивать к себе мелкие предметы. Термин «электрон» как название фундаментальной неделимой единицы заряда в электрохимии был предложен[6] не указано название статьи в 1894 (сама единица была введена им в 1874). Открытие электрона как частицы принадлежит Э. Вихерту[7][8] и Дж. Дж. Томсону, который в 1897 установил, что отношение заряда к массе для катодных лучей не зависит от материала источника. (см. Открытие электрона)
Открытие волновых свойств[9]. Согласно гипотезе де Бройля (1924), электрон (как и все другие материальные микрообъекты) обладает не только корпускулярными, но и волновыми свойствами. Де-бройлевская длина волны нерелятивистского электрона равна , где — скорость движения электрона. В соответствии с этим электроны, подобно свету, могут испытывать интерференцию и дифракцию. Волновые свойства электронов были экспериментально обнаружены в 1927 американскими физиками К. Дэвиссоном и Л. Джермером (Опыт Дэвиссона — Джермера) и независимо английским физиком Дж. П. Томсоном.
Использование
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/4a/Crookes_tube-in_use-lateral_view-standing_cross_prPNr%C2%B011.jpg/220px-Crookes_tube-in_use-lateral_view-standing_cross_prPNr%C2%B011.jpg)
В большинстве источников низкоэнергетичных электронов используются явления термоэлектронной эмиссии и фотоэлектронной эмиссии. Высокоэнергетичные, с энергией от нескольких кэВ до нескольких МэВ, электроны излучаются в процессах бета-распада и внутренней конверсии радиоактивных ядер. Электроны, излучаемые в бета-распаде, иногда называют бета-частицами или бета-лучами. Источниками электронов с более высокой энергией служат ускорители.
Движение электронов в металлах и полупроводниках позволяет легко переносить энергию и управлять ею. Это явление (электрический ток) является одной из основ современной цивилизации и используется практически повсеместно в промышленности, связи, информатике, электронике, в быту. Скорость дрейфа электронов в проводниках крайне мала (~0,1—1 мм/с), однако электрическое поле распространяется со скоростью света. В связи с этим ток во всей цепи устанавливается практически мгновенно.
Пучки электронов, ускоренные до больших энергий, например, в линейных ускорителях, являются одним из основных средств изучения строения атомных ядер и природы элементарных частиц. Более прозаическим применением электронных лучей являются телевизоры и мониторы с электронно-лучевыми трубками (ЭЛТ) — кинескопами. Электронный микроскоп также использует способность электронных пучков подчиняться законам электронной оптики. До изобретения транзисторов практически вся радиотехника и электроника были основаны на вакуумных электронных лампах, где применяется управление движением электронов в вакууме электрическими (иногда и магнитными) полями. Электровакуумные приборы (ЭВП) продолжают ограниченно использоваться и в наше время. Наиболее распространённые применения — магнетроны в генераторах микроволновых печей и вышеупомянутые электронно-лучевые трубки в телевизорах и мониторах.
Электрон как квазичастица
Если электрон находится в периодическом потенциале, его движение рассматривается как движение квазичастицы. Его состояния описываются квазиволновым вектором. Основной динамической характеристикой в случае квадратичного закона дисперсии является эффективная масса, которая может значительно отличаться от массы свободного электрона и в общем случае является тензором.
Электрон и Вселенная
Известно[10], что из каждых 100 нуклонов во Вселенной, 87 являются протонами и 13 — нейтронами (последние в основном входят в состав ядер гелия). Для обеспечения общей нейтральности вещества число протонов и электронов должно быть одинаково. Плотность барионной (наблюдаемой оптическими методами) массы, которая состоит в основном из нуклонов, достаточно хорошо известна (один нуклон на 0,4 кубического метра)[11]. С учётом радиуса наблюдаемой Вселенной (13,7 млрд световых лет) можно подсчитать, что число электронов в этом объёме составляет ~1080, что сопоставимо с большими числами Дирака.
См. также
- Открытие электрона
- Электричество
- Электрический ток
- Электроника
- Фотоэлектронный умножитель
- Электронная лампа
- Теория одноэлектронной Вселенной
Примечания
- ↑ Также то же, что и электрум: «янтарного цвета сплав золота (80 %) с серебром (20 %)» (Черных П. Я. Историко-этимологический словарь).
- ↑ 1 2 3 4 5 Ошибка в сносках?: Неверный тег
<ref>
; для сносокCODATA allascii
не указан текст - ↑ М.А. Смондырев Квантовая электродинамика на малых расстояниях. Природа, 1980, №9, c. 74-77
- ↑ По предложению Карла Андерсона, открывшего позитрон в 1932 году.
- ↑ K. P. Beuermann et al. Cosmic-Ray Negatron and Positron Spectra Between 12 and 220 MeV // Phys. Rev. Lett.. — 1969. — Vol. 22. — P. 412–415. — doi:10.1103/PhysRevLett.22.412.
H. Ejiri. Difference between Log ft Values of Negatron Decays and Positron Decays from Odd-Odd Nuclei to Even-Even Nuclei // J. Phys. Soc. Jpn.. — 1967. — Vol. 22. — P. 360-367. — doi:10.1143/JPSJ.22.360.
Из статьи J. G. Skibo, R. Ramaty. Primary and Secondary Cosmic Ray Positrons and Electrons // 23rd International Cosmic Ray Conference. — 1993. — Vol. 2. — P. 132—135. — : «Hereafter, the term electron will refer to positrons and negatrons». . - ↑ Stoney, G. Johnstone, «Of the 'Electron,' or Atom of Electricity». Philosophical Magazine. Series 5, Volume 38, p. 418—420 October 1894.
- ↑ Wiechert E. // Schriften d. phys.-ökon. Gesell. zu Königsberg in Pr. 1897. 38. Jg. № 1. Sitzungsber. S. 3-16.
- ↑ Быков Г. В. К истории открытия электрона // Вопросы истории естествознания и техники. 1963. Вып. 15. С. 25-29.
- ↑ БСЭ
- ↑ Richard N. Boyd. Big bang nucleosynthesis // Nuclear Physics A. — 2001. — Т. 693, № 1-2. — С. 249-257.
- ↑ ASTROPHYSICAL CONSTANTS AND PARAMETERS
Литература
- Все известные свойства электрона систематизированы в обзоре Particle Data Group [1] (англ.).
- М.П. Бронштейн Атомы и электроны, М., Наука, 1980, 152 с., Библиотечка «Квант», вып. 1. тир. 150000 экз.
Шаблон:Link FA Шаблон:Link GA Шаблон:Link GA Шаблон:Link FA Шаблон:Link FA Шаблон:Link FA Шаблон:Link FA