Электрон

Электрон ( греч. Ηλεκτρόνιο , англ. electron , нем. Elektron , рус. электрон ) - Стабильная, негативно заряженная элементарная частица, входящая в состав всех атомов. Имеет электрический заряд ( -Е = -1,6021892 (46) ? 10 ^-19 Кл) и массу (9,109554 (906) ? 10 ^-31 кг).

Обычно электрон обозначается в формулах символом e ^-. Бета-частицы, которые являются высокоэнергетическими электронами, которые образуются при бета-распаде атомных ядер, обозначаются символом β ^-.

Электрон относится к семейству лептонов, имеет электрический заряд-e, спин . Электрон является лептоном первого поколения, принимает участие в электромагнитной, слабой и гравитационном взаимодействиях. Фактор Ланде для электрона равна 2, значение g-фактора -2,0023193043622 (15).

Античастицей для электрона является позитрон.

Благодаря полуцелым спином электрон является фермионом, и подчиняется статистике Ферми-Дирака.

Электрон - химически активная составляющая атома, где она связана с электроположительных ядром силами электростатического притяжения.

Электрон стабильная частица, его время жизни по крайней мере превышает 10 ²⁶ лет. Вопрос о стабильности электрона связано с законом сохранения электрического заряда ^{[1] [2]}.

1. История открытия

Срок электрон ввел в 1894 году Джордж Джонстоун Стоуни. Он впервые сформулировал идею о том, что природа состоит из заряженных частиц еще в 1874 году.

Экспериментально открыл электрон в 1897 году Джозеф Джон Томсон в экспериментах с катодными лучами в вакуумных лампах. Томсон первым доказал, что лучи состоит из заряженных частиц и определил отношение заряда частицы к ее массе. Определена Томсоном масса была в тысячи раз меньше, чем масса атома водорода, что свидетельствовало о том, что электрон - субатомные частицы.

В 1909 году Милликен в опытах с падением масличных капель показал, что электрический заряд может иметь только дискретные значения, кратные определенному элементарному заряду, и измерил значение этого заряда.

В 1927 году Дэвисон и Джермер, а также независимо от них Томсон, продемонстрировали явление дифракции электронов, доказав, что электрон имеет как корпускулярные, так и волновые свойства.

2. Уравнения движения

В квантовой электродинамике электрон описывается уравнением Дирака. В случаях, когда релятивистскими эффектами можно пренебречь, используется уравнение Шредингера. Электрон - частица, для которой наиболее ярко проявляются волновые свойства. Дебройливська длина волны электрона имеет порядок размера атома. Именно это позволяет электрону связываться с ядром атома, а также участвовать в образовании химических связей между атомами в молекуле или твердом теле.

3. Теория твердого тела

В квантовой теории твердого тела электрон проводимости это определенная квазичастиц с характерными для данного кристалла свойствами, в частности законом дисперсии, эффективной массой, и тому подобное.

Наряду с делокализованных электронами, которые имеют определенный квази-импульс и двигаются вдоль всего кристалла, существуют электроны, локализованные на примесях или дефектах кристаллической решетки.

Электронами зоны проводимости и дырками в валентной зоне определяется проводимость материалов.

См.. также

• Дифракция электронов

Источники

• Белый М.У. Атомная физика. - М.: Высшая школа, 1973.
• Ландау Л.Д., Лившиц Е.М. Теоретическая физика. т. III. Квантовая механика. Нерелятивистская теория.. - Москва: Наука., 1974.
• Иродово И. Е. Квантовая физика. - Москва: Физматлит, 2001.

Примечания