Cтраница 2
Этот вопрос не равнозначен вопросу о том, например, в точности ли равны по абсолютной величине противоположные по знаку заряды электрона и протона. Квантование полей, соответствующих разным электрически заряженным частицам, автоматически приводит к квантованию электрического заряда и в сочетании с калибровочными преобразованиями второго рода ( см. § 5 настоящей главы) обусловливает возможность точного равенства абсолютных величин электрических зарядов электрона и протона и противоположности их знаков. [16]
Если суммарный отрицательный заряд электронов равен положительному заряду, то атом электрически нейтрален. Порядковый номер элемента в периодической таблице Менделеева определяется числом электронов нейтрального атома. Электрический заряд электрона ( элементарный заряд) равен - 1 6 - 10 - 19 Кл. Заряд ядра по абсолютному значению равен заряду электрона, умноженному на число электронов нейтрального атома. [17]
Согласно квантовой теории невозможно одновременно и абсолютно точно определить энергию и местоположение электрона. Электрон заполняет пространство вокруг атомного ядра в форме стоячей волны, которую можно представить как электронное облако. Плотность электронного облака, понимаемого как облако электрического заряда электрона, - электронная плотность, различна и зависит от того, насколько электрон удален от ядра. [18]
Обоснование орбитальной модели атома, исходящее из волнового характера влектрона, состоит в следующем. Электрон заполняет пространство вокруг атомного ядра в форме стоячей волны, которую наглядно можно представить как электронное облако. Плотность электронного облака, понимаемого как облако электрического заряда электрона, - электронная плотность окажется различной и зависящей от расстояния ядро - электрон. Графическое изображение распределения плотности заряда электрона в атоме водорода от расстояния аналогично тому, какое показано на рис. 9, с той лишь разницей, что на ординате следует ука-вать значения электронной плотности. При ограничении электронной плотности до значения 90 % получается та же орбитальная модель атома. [19]
По современным представлениям каждый атом состоит из положительно заряженного ядра, окруженного облаком из отрицательно заряженных электронов, содержащихся в таком количестве, что при любой величине заряда ядра вся система атома является нейтральной. В нормальном состоянии центр тяжести суммарного отрицательного заряда электронов совпадает с центром тяжести положительного заряда ядра. Однако под влиянием некоторого электрического поля центры тяжестей электрических зарядов электронов и ядра в атоме могут сместиться относительно друг друга. В результате в одной части атома будут преобладать положительные заряды, а в другой - отрицательные. При этом между обоими центрами тяжести образуется определенное расстояние. [20]
Видоизменяя электрохимическую теорию Берцелиуса, Гельмгольп в 1881 г. высказал идею о том, что атомы электричества ( электроны) должны входить в состав химических соединений. Это подтвердилось тем, что при растворении электролиты распадаются на ионы. При этом выявляется нахождение электрона в соединении и проявляется влияние электрического заряда электрона на специфические свойства ионов. [21]
Конечно, столкновения у-квантов возможны не только со сво бодными электронами, находящимися вне атомов, но и с электронами, входящими в атомы. Результат столкновения зависит от того, насколько сильно соответствующий электрон связан с атомом. Для внешних электронов, которые находятся далеко от ядра атома и для которых сила притяжения ядра экранируется электрическими зарядами электронов, более близких к ядру, эта сила связи очень слаба. По-другому обстоит дело, когда у квант ударяется о внутренние электроны атома, которые находятся на небольшом расстоянии от ядра и связь которых с ядром весьма сильна. При этом электрон не может быть оторван от атома. Столкновение практически происходит не с электроном, а со всем атомом в целом. [22]
Конечно, столкновения у-квантов возможны не только со свободными электронами, находящимися вне атомов, но и с электронами, входящими в атомы. Результат столкновения зависит от того, насколько сильно соответствующий электрон связан с атомом. Для внешних электронов, которые находятся далеко от ядра атома и для которых сила притяжения ядра экранируется электрическими зарядами электронов, более близких к ядру, эта сила связи очень слаба. По-другому обстоит дело, когда у-квант ударяется о внутренние электроны атома, которые находятся на небольшом расстоянии от ядра и связь которых с ядром весьма сильна. При этом электрон не может быть оторван от атома. Столкновение практически происходит не с электроном, а со всем атомом в целом. [23]
В дальнейшем было установлено, что кроме электрона в состав атома входят и другие элементарные частицы: прогоны и нейтроны. Протон - это частица с массой, равной единице атомной массы, имеющая положительный заряд, который равен электрическому заряду электрона, только противоположного знака. Нейтрон - это электронейтральная частица с массой, равной массе протона. [24]
Если трудно представить себе, что свет обладает одновременно и корпускулярными и волновыми свойствами, то еще труднее представить электрон как волну. Трудности увеличиваются потому, что электрон в отличие от фотона обладает массой покоя и электрическим зарядом. И масса, и электрический заряд электрона не могут делиться на части и не могут исчезать. Отсюда возникает необходимость введения статистического истолкования результатов опытов по наблюдению дифракции электронов и интерференции электронных пучков. Каждый электрон при прохождении через малое отверстие не делится на части и не исчезает при встрече с другим электроном в тех местах, где по условию интерференции волн де Бройля находится минимум. [25]
На рис. 90 изображено распределение плотности электрического заряда электронов Q для этих двух состояний. [26]
Все вещества ( тела) состоят из атомов и молекул. Атом имеет положительно заряженное ядро и отрицательно заряженные электроны, совершающие орбитальное движение вокруг ядра. Если суммарный отрицательный заряд электронов равен положительному заряду, то атом электрически нейтрален. Менделеева определяется числом электронов нейтрального атома. Электрический заряд электрона ( элементарный заряд) равен 1 6 - iO 1 Кл. Заряд ядра по абсолютной величине равен заряду электрона, умноженному на число электронов нейтрального атома. [27]
Она является обобщением нерелятивистской квантовой механики электрона на случай больших скоростей. Эта теория, в сочетании с квантовой теорией поля, позволяет рассчитать многие релятивистские явления такие, как превращение кванта света в электроны и позитроны, и обратно, рассеяние света на электронах и другие. Она дает полную теорию движения быстрого электрона во внешнем поле например, в кулоновском поле ядра атома. Особенно интересны поправки, вносимые в это движение нулевыми колебаниями электромагнитного поля и поляризацией вакуума. В настоящее время эти эффекты получили экспериментальное подтверждение и являются доказательством изумительного факта: в вакууме существуют постоянные нулевые колебания, подобно тому, как они существуют в твердом теле, более того, из-за образования пар позитронов и электронов и последующей их аннигиляции происходит поляризация этого вакуума. Все эти эффекты удается вычислить применением теории возмущения, основанной на малости электрического заряда электрона. [28]
Движение электрона в атоме подчиняется вероятностным законам. Правильно, атомная единица массы умножается на атомное число. Электромагнитное поле проявляет и корпускулярные свойства. Правильно, длина волны де Бройля тем меньше, чем больше масса тела. Это условие могло бы быть применено для любой орбиты. Скорость электрона на разрешенной орбите не меняется. Электрический заряд электрона постоянен на всех уровнях. [29]
В настоящее время продолжают возвращаться к вопросу о построении такой унифицированной системы единиц, которая зиждилась бы на неизменных основаниях - универсальных физических постоянных. В этом отношении представляет интерес работа польского ученого Людовичи. Он считает, что система единиц должна удовлетворять следующим требованиям: быть неразрушимой, неизменяемой во времени, независимой от местоположения. Кроме того, эталоны должны быть легко и точно воспроизводимыми и повсеместными. Исходя из этих требований, Людовичи предлагает систему единиц, в которой за основу приняты три разных поля: гравитационное, электрическое и магнитное. В соответствии с этим предлагаются в качестве трех основных единиц следующие физические константы: гравитационная постоянная, диэлектрическая проницаемость свободного пространства и магнитная проницаемость свободного пространства. В качестве четвертой основной единицы Людовичи предлагает принять атомную константу - электрический заряд электрона. [30]