Энергия электрона. Откуда Электрон берет энергию,, чтобы вечно вращаться вокруг ядра?
Электрон, казалось бы, должен бесконечно вращаться вокруг ядра, как луна вокруг земли. Так было бы, не имей электрон заряда. Двигаясь по кругу с постоянной скоростью, он все же меняет скорость, поскольку меняется направление. Но заряженная частица, скорость которой непостоянна, излучает электромагнитные волны, то есть теряет энергию. Однако электрон почему-то не излучает. Дело в том, что он в описанной схеме выступает как частица, а на самом деле является одновременно и частицей, и волной. Волна же бывает бегущая и стоячая. Например, от камешка, упавшего в море, - бегущие, а если камешек упадет в таз с водой, то бегущая к стенкам волна сложится с той, что от них отразилась, и возникнет стоячая волна: горбы и впадины "Стоят" на месте. Нечто подобное происходит и в атоме, только стенки здесь две: одна - ядро, роль другой выполняет сила электрического притяжения между ядром и электроном, не позволяющая электрону улететь. Орбита электрона - место, где амплитуда "Электронной" стоячей волны максимальна. И оставаться на ней он может сколь угодно долго, поскольку здесь нет никакого изменения скорости, а значит, и излучения. Источник: журнал "Вокруг Света".
Американский ученый Р. Милликен экспериментально доказал то, что элементарный заряд существует. В своих опытах он измерял скорость движения капель масла в однородном электрическом поле, которое создавалось между двумя электрическими пластинами. Капля заряжалась при столкновении с ионом. Сравнивались скорости движения капли не имеющей заряда и этой же капли после столкновения с ионом (приобретшей заряд). Зная напряженность поля между пластинами, вычислялся заряд капли.
Опыты Милликена повторил А.Ф. Иоффе. Он использовал металлические пылинки вместо капель масла. Изменяя напряженность поля между пластинками, Иоффе добивался равенства силы тяжести и силы Кулона, пылинка при этом оставалась неподвижной. Пылинку освещали ультрафиолетом. Заряд ее при этом изменялся, для уравновешивания силы тяжести приходилось изменять напряженность поля. По полученным величинам напряженности ученый судил об отношении электрических зарядов пылинки.
В опытах Милликена и Иоффе было показано, что заряды пылинок и капель всегда изменялись скачком. Минимальное изменение заряда было равно:
Электрический заряд всякого заряженного тела равен целому числу и кратен заряду электрона. Сейчас существует мнение, что имеются элементарные частицы – кварки, которые обладают дробным зарядом
Долгое время тупиком физики была еще не доказанная, но все более заявляющая о себе двуликая сущность электрона: его квантово-механические свойства указывали на частицу, а в экспериментах по интерференции электронных пучков на параллельных щелях проявлялась волновая природа. Момент истины настал в 1924 г., когда сначала Луи де Бройль наделил все материальное, и электрон тоже, волнами, названными его именем, а через 3 года Паули завершил формирование исходных понятий квантовой механики, описывающих квантовую природу частиц. Затем наступил черед Эрвина Шредингера и Поля Дирака – дополняя друг друга, они нашли уравнения для описания сущности электрона, в которых масса электрона и постоянная Планка, квантовые величины, нашли свое отражение через волновые характеристики - частоту и длину волны.
Безусловно, такое двуличие элементарной частицы имело далеко идущие последствия. Со временем стало понятно, что характеристики свободного электрона вне вещества (как пример - катодные лучи) - это совсем не то же самое, что у электрона в виде электрического тока в кристалле. Для свободного электрона его масса известна как «масса покоя электрона». Физическая природа различия масс электрона в разных условиях вытекает из того факта, что его энергия зависит от насыщения магнитным полем пространства, в котором он движется. Более глубокие «разборки» показывают, что величина магнитного поля движущихся в проводнике электронов, точнее, протекания тока в веществе, зависит не от величины заряда носителей тока, а от их массы. Но, с другой стороны, удельная энергия магнитного поля равна плотности кинетической энергии движущихся зарядов, а рост этой энергии фактически эквивалентен увеличенной массе носителей заряда, которую назвали «эффективная масса электрона». Аналитически было определено, что она больше массы свободного электрона в a/2λ раз, где a – расстояние между плоскостями, ограничивающими проводник, λ - глубина скин-слоя магнитного поля.
ДАВАЙТЕ ПРЕДСТАВИМ ПО ЗВЕЗДНОЙ СИСТЕМЕ,КОГДА ДЛЯ КАЖДОГО ЭЛЕКТРОНА "СВЕТИТ" СВОЙ ПРОТОН,т.е ЭНЕРГИЮ ЭЛЕКТРОН ВЫБИРАЕТ ИЗ "СВОЕГО ПРОТОНА"
