отношение заряда к массе таблица
СОДЕРЖАНИЕ
Источник
Когда заряженные частицы движутся в электрическом и магнитном полях, применяются следующие два закона:
Объединение двух предыдущих уравнений дает:
Это дифференциальное уравнение является классическим уравнением движения заряженной частицы в вакууме. Вместе с начальными условиями частицы он определяет движение частицы в пространстве и времени. Это сразу показывает, что две частицы с одинаковым отношением m / Q ведут себя одинаково. Вот почему отношение массы к заряду является важной физической величиной в тех областях науки, где заряженные частицы взаимодействуют с магнитными или электрическими полями.
Исключения
Символы и единицы
Масс-спектрометрия и m / z
История
Отношение заряда к массе
Уравнения (1) и (2) дают
Значение
Отношение электростатических сил к гравитационным между двумя частицами будет пропорционально произведению их отношения заряда к массе. Оказывается, что гравитационные силы незначительны на субатомном уровне из-за чрезвычайно малых масс субатомных частиц.
Электрон
Есть два других распространенных способа измерения отношения заряда к массе электрона, помимо методов Томсона и Даннингтона.
Эффект Зеемана
Сдвиг энергии также задается в терминах частоты ν и длины волны λ как
Отсюда следует, что
Переставив, можно решить для отношения заряда к массе электрона как
Содержание
Источник
Когда заряженные частицы движутся в электрическом и магнитном полях, действуют следующие два закона:
Это дифференциальное уравнение является классическим уравнением движения заряженных частиц. Вместе с начальными условиями частицы он полностью определяет движение частицы в пространстве и времени в терминах м/Q. Таким образом масс-спектрометры можно рассматривать как «масс-зарядные спектрометры». При представлении данных в масс-спектр, принято использовать безразмерные м/z, который обозначает безразмерную величину, образованную делением массового числа иона на его зарядовое число. [1]
Объединение двух предыдущих уравнений дает:
Это дифференциальное уравнение является классическим уравнением движения заряженной частицы в вакууме. Вместе с начальными условиями частицы он определяет движение частицы в пространстве и времени. Он сразу показывает, что две частицы с одинаковым м/Q ratio ведут себя точно так же. Вот почему отношение массы к заряду является важной физической величиной в тех областях науки, где заряженные частицы взаимодействуют с магнитными или электрическими полями.
Исключения
Есть неклассические эффекты, которые происходят из квантовая механика, такой как Эффект Штерна – Герлаха которые могут расходиться по пути ионов одинаковых м/Q.
Символы и единицы
Масс-спектрометрия и м/z
История
Отношение заряда к массе
В отношение заряда к массе (Q/м) объекта является, как следует из его названия, обвинять объекта, деленного на массу того же объекта. Это количество обычно полезно только для объектов, которые можно рассматривать как частицы. Для протяженных объектов часто более полезны общий заряд, плотность заряда, общая масса и массовая плотность.
Уравнения (1) и (2) дают
Значимость
Часто отношение заряда к массе можно определить, наблюдая за отклонением заряженной частицы во внешнем магнитный поле. В циклотрон уравнение в сочетании с другой информацией, такой как кинетическая энергия частицы, даст отношение заряда к массе. Одним из применений этого принципа является масс-спектрометр. Тот же принцип можно использовать для извлечения информации в экспериментах с камера тумана.
Отношение электростатических сил к гравитационным между двумя частицами будет пропорционально произведению их отношения заряда к массе. Оказывается, что гравитационные силы незначительны на субатомном уровне из-за чрезвычайно малых масс субатомных частиц.
Электрон
Есть два других распространенных способа измерения отношения заряда к массе электрона, помимо методов Томсона и Даннингтона.
Эффект Зеемана
Отношение заряда к массе электрона также можно измерить с помощью Эффект Зеемана, что приводит к расщеплению энергии при наличии магнитное поле B:
куда S это оператор вращения с собственным значением s и L это оператор углового момента с собственным значением л. граммJ это G-фактор Ланде, рассчитывается как
Сдвиг энергии также дан в терминах частота ν и длина волны λ в качестве
Измерения эффекта Зеемана обычно включают использование Интерферометр Фабри – Перо, при этом свет от источника (помещенного в магнитное поле) проходит между двумя зеркалами интерферометра. Если δD требуется изменение расстояния между зеркалами, чтобы мкольцо длины волны-го порядка λ + Δλ в совпадение с длиной волны λ, а ΔD приносит (м + 1) ое кольцо длины волны λ в совпадение с мкольцо-го порядка, то
Отсюда следует, что
Переставив, можно решить для отношения заряда к массе электрона как
СОДЕРЖАНИЕ
Источник
Когда заряженные частицы движутся в электрическом и магнитном полях, применяются следующие два закона:
Объединение двух предыдущих уравнений дает:
Это дифференциальное уравнение является классическим уравнением движения заряженной частицы в вакууме. Вместе с начальными условиями частицы он определяет движение частицы в пространстве и времени. Это сразу показывает, что две частицы с одинаковым отношением m / Q ведут себя одинаково. Вот почему отношение массы к заряду является важной физической величиной в тех областях науки, где заряженные частицы взаимодействуют с магнитными или электрическими полями.
Исключения
Символы и единицы
Масс-спектрометрия и m / z
История
Отношение заряда к массе
Уравнения (1) и (2) дают
Значение
Отношение электростатических сил к гравитационным между двумя частицами будет пропорционально произведению их отношения заряда к массе. Оказывается, что гравитационные силы незначительны на субатомном уровне из-за чрезвычайно малых масс субатомных частиц.
Электрон
Есть два других распространенных способа измерения отношения заряда к массе электрона, помимо методов Томсона и Даннингтона.
Эффект Зеемана
Сдвиг энергии также задается в терминах частоты ν и длины волны λ как
Отсюда следует, что
Переставив, можно решить для отношения заряда к массе электрона как
Электрон. Что такое электрон, его заряд, масса, спин, энергия покоя
Электрон — это стабильная отрицательно заряженная элементарная частица.
Электроны играют важную роль почти во всех физических эффектах. Поскольку электроны несут заряд, они также генерируют электрическое поле. Если привести электрон в движение, то возникнет магнитное поле. Если электрон проходит через другое внешнее электрическое поле, его путь изменяется под действием силы Лоренца.
Электрон принадлежит к лептонному семейству частиц. Существует несколько различных семейств частиц, перечисленных в стандартной модели физики частиц.
Спин электрона и магнитный момент электрона.
Согласно современному уровню знаний, лептоны являются элементарными частицами. По сравнению с другими лептонами, электрон имеет самую низкую массу среди лептонов, несущих заряд. Он принадлежит к первому поколению лептонов. Второе и третье поколения — мюон и тауон. Эти две частицы имеют одинаковые с электроном заряды и спин, но отличаются от него большей массой.
Лептоны отличаются от других фундаментальных частиц, таких как кварки, отсутствием сильного взаимодействия. Все лептоны принадлежат к семейству фермионов, поэтому электрон имеет собственный вращательный момент ( спин ) s = ½ в единицах ℏ, где ℏ — приведённая постоянная Планка).
Атомы и молекулы.
Электроны связаны с ядрами атомов «притягивающей» кулоновской силой. Такой состав из атомного ядра и одного или нескольких электронов называется атомом. Электроны движутся вокруг ядра атома. Если число электронов отличается от заряда ядра, то это ион.
Волновая природа связанных электронов описывается атомными орбиталями. Каждая из этих орбиталей имеет ряд квантовых чисел, таких как энергия и момент. Кроме того, у атома может быть только дискретное число орбиталей. В силу принципа Паули на орбитали может находиться максимум два электрона, спин которых имеет разные знаки.
Электроны находятся в оболочке атома, протоны — в атомном ядре
Химическая связь между атомами возникает благодаря электромагнитным взаимодействиям, которые описываются с помощью квантовой физики. Самые прочные связи создаются путем обмена или передачи электронов. Это позволяет образовывать молекулы. В молекулах электроны движутся аналогично атомам и занимают молекулярные орбитали. Однако фундаментальным отличием является образование пар электронов с разными спинами. Это позволяет нескольким электронам занимать одну орбиталь без нарушения принципа Паули.
Делимость электрического заряда
Хорошо известно, что молекулы и атомы в их нормальном состоянии не имеют электрического заряда. Поэтому мы не можем объяснить электризацию их движением. Однако если мы предположим, что частицы с электрическим зарядом существуют в природе, то мы должны обнаружить, что существует предел деления электрического заряда.
Согласно различным экспериментам, проведенным советским ученым Абрамом Федоровичем Иоффе и американским ученым Робертом Милликеном, было обнаружено, что существует заряженная частица с минимальным зарядом, который невозможно разделить.
В своих экспериментах они электризовали маленькие частицы цинковой пыли. Заряд пылинок меняли и вычисляли. Это было проделано несколько раз. При этом заряд оказывался каждый раз другим. Однако все изменения были кратны целому числу, большему, чем некоторый минимальный заряд (т.е. 2, 3, 4 и т.д.). Этот результат можно интерпретировать только следующим образом. Только наименьший заряд (или целое число таких зарядов) присоединяется к пылинке цинка или отсоединяется от нее. Этот заряд дальше уже не делится. Частица с наименьшим зарядом называется электроном.
Также в ходе опытов было установлено, что любая частица вещества либо электрически нейтральна, либо имеет заряд, кратный по модулю заряду электрона.
Свойства электрона
Электрон характеризуется и другими важными свойствами, помимо спина и магнитного момента. Рассмотрим их.
Масса электрона
Отношение массы протона к массе электрона равно 1836, то есть протон в 1836 раз «тяжелее» электрона.
Заряд электрона
Электрический заряд — одно из основных свойств электрона. Невозможно представить, что с электронов можно снять заряд. Они неотделимы друг от друга.
Модуль заряда электрона назвали элементарным электрическим зарядом. Его обозначают е. Измерения показали, что e = 1,6 • 10 19 Кл.
Обратите внимание, что любой, даже самый малый, заряд тела содержит целое число элементарных зарядов. Так как заряд тела обозначается буквой q, то получаем: q = eN, где N — целое число (N = 1, 2, 3, … ).
Элементарный заряд может показаться очень малым, однако вспомним: в любом теле, видимом невооружённым глазом, содержится невообразимо большое число заряженных частиц. Так, суммарный заряд электронов в одной столовой ложке воды равен по модулю примерно миллиону кулонов (а вы уже знаете, как велик заряд всего в 1 Кл).
Важно! Термин элементарный заряд был придуман, когда предположили, что этот заряд является наименьшим электрическим зарядом в природе. Сегодня мы знаем, что 1/3 элементарного заряда также приходится на кварки.
Энергия покоя электрона
Список литературы
Список литературы
Электрон (физич.)
| Электрон | |
|---|---|
| Символ |  |
| Масса | 9,10938215(45)×10 −31 кг, |
Электро́н — стабильная элементарная частица, одна из основных структурных единиц вещества. Из электронов состоят электронные оболочки атомов, где их число и положение определяет все химические свойства веществ. Движение свободных электронов обуславливает такие явления, как электрический ток в проводниках и вакууме.
Заряд электрона неделим и равен −1,602176487(40)×10 −19 Кл (или −4,80320427(13)×10 −10 ед. СГСЭ в системе СГС); он был впервые непосредственно измерен в экспериментах (англ.) 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 покоя электрона равна 9,10938215(45)×10 −31 кг. [1]
кг — масса электрона.
Кл — заряд электрона.
Кл/кг — удельный заряд электрона на единицу массы.
— спин электрона в единицах 
Согласно современным представлениям физики элементарных частиц, электрон неделим и бесструктурен (как минимум до расстояний 10 −17 см). Электрон участвует в слабых, электромагнитных и гравитационных 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 аномальную (англ.). Иногда к электронам относят как собственно электроны, так и позитроны (например, рассматривая их как общее электрон-позитронное поле, решение уравнения Дирака). В этом случае отрицательно заряженный электрон называют негатроном, положительно заряженный — позитроном.
Находясь в периодическом потенциале кристалла, электрон рассматривается как квазичастица, эффективная масса которой может значительно отличаться от массы покоя электрона.
Содержание
Этимология и история открытия
Название «электрон» происходит от греческого слова ήλεκτρον, 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 [2] Дж. Дж. Стоуни (англ.) в 1894 (сама единица была введена им в 1874). Открытие электрона как частицы принадлежит Дж. Дж. Томсону, который в 1897 установил, что отношение заряда к массе для катодных лучей не зависит от материала источника. (см. Открытие электрона)
Использование
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 является одной из основ современной цивилизации и используется практически повсеместно в промышленности, связи, информатике, электронике, в быту. Скорость дрейфа электронов в проводниках очень 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 (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 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
Электрон в произведениях мировой культуры
Известное стихотворение Валерия Брюсова «Мир электрона» было написано 13 августа 1922 г. [1]. Его первое четверостишие:
Быть может, эти электроны
Миры, где пять материков,
Искусства, знанья, войны, троны
И память сорока веков!
Примечания
Литература
См. также
Электрон | Позитрон | Фотон
Аномальный магнитный дипольный момент
Позитроний
Лептоны: Электрон • Позитрон • Мюон • Тау-лептон • Нейтрино
Полезное
Смотреть что такое «Электрон (физич.)» в других словарях:
МИКРОЧАСТИЦЫ — (от греч. μικρός – малый) – частицы очень малой массы (в частности, нулевой), для движения и взаимодействия к рых существенна дискретность (атомизм) действия. К М. относятся элементарные частицы, атомные ядра, атомы, молекулы, квазичастицы.… … Философская энциклопедия
АТОМНОЕ УЧЕНИЕ — (атомистика) – учение о прерывистом, дискретном (зернистом) строении материи. А. у. утверждает, что материя состоит из отдельных чрезвычайно малых частиц, к рые до конца 19 в. считались неделимыми. Для совр. А. у. характерно признание не только… … Философская энциклопедия
МАТЕРИАЛИЗМ — (от лат. materialis вещественный) многозначная идея, которой чаще всего придается один или некоторые из следующих смыслов. 1. Утверждение относительно существования или реальности: только материя существует или является реальной; материя является … Философская энциклопедия
МАТЕРИЯ — одно из наиболее многозначных филос. понятий, которому придается один (или некоторые) из следующих смыслов: 1) то, определяющими характеристиками чего являются протяженность, место в пространстве, масса, вес, движение, инерция, сопротивление,… … Философская энциклопедия
Квантовая теория поля — Квантовая теория поля квантовая теория систем с бесконечным числом степеней свободы (полей физических (См. Поля физические)). К. т. п., возникшая как обобщение квантовой механики (См. Квантовая механика) в связи с проблемой описания… … Большая советская энциклопедия
КОЛИЧЕСТВО — филос. категория, отображающая общее в качественно однородных вещах и явлениях. Чтобы выявить в них это общее, необходимо, во первых, установить их однородность, т.е. показать, в каком именно отношении они эквивалентны между собою, во вторых,… … Философская энциклопедия
«МАТЕРИАЛИЗМ И ЭМПИРИОКРИТИЦИЗМ» — Критические заметки об одной реакционной ф и л о с о ф и и – одно из основных (см. также Философские тетради ) филос. произведений Ленина. Написано в 1908; вышло в свет в 1909. В нем Ленин подверг глубокой критике реакц. философию… … Философская энциклопедия
Писаржевский, Лев Владимирович — химик; род. в Кишиневе в 1871 г.; окончил курс в новоросс. унив. в 1895 г. и в 1896 г. был оставлен при университете для приготовления к профессорскому званию. В 1898 г. был назначен лаборантом. В 1898 99 гг. держал магистерский экзамен и затем… … Большая биографическая энциклопедия