2020 július 2 - csütörtök

Elektron

Az elektron állandó dinamikus egyensúlyi állapotban van, miközben az atommag körül kering felveszi és ki is sugározza ugyan azt az energiát a vákuumenergia tengerbe. Gondoljuk csak át még egyszer ezt az érdekes állítást: Miközben az elektron valamelyik pályán kering, nem sugároz energiát. Nem sugároz energiát akkor sem, ha valamilyen erő(energia) az elektront egy belső pályáról valamelyik külső pályára dobja. De ha az elektron a külső, nagyobb energiájú pályáról visszaugrik a belső pályára, ugrás közben kisugározza a két pálya energia-különbségét. Minél külsőbb pályáról ugrik vissza annál nagyobb lesz a kisugárzott energia rezgésszáma. A kisugárzott foton energiája a rezgésszámmal nő. Minél távolabb kerül az elektron az atommagtól annál gyorsabban zuhan vissza a belsőbb pályára mivel nő a rezgésszám és mivel távolabbról ezért meg a kisugárzott energia. Minél jobban felgyorsul az elektron egy légritkított csőben annál nagyobb töltést szállít. A hidrogén gázzal töltött csőben a H atomok körül keringő elektronok csak bizonyos kvantumszámú töltést vesznek át a gyorsuló elektronoktól, nem többet nem kevesebbet, csak pont annyit amennyi a nagyobb energiaszintű pályára való ugráshoz szükséges. Ez után az elektron energiaszegényen lép ki az atom teréből és újra gyorsulni kezd. Ha már eléggé felgyorsult, ismét pont akkora energiája van amekkorát átvesz tőle a H atom (Hg, He atom), akkor kezdődik előröl a folyamat. „H atomban az atommag és az elektron kb. ua. olyan méretűek, de az elektron 1840x kisebb tömegű, kisebb sűrűségű, tehát a proton a vákuumenergia spektrumból nagyobb tartományt fed le és ahol a kisebb energiasűrűségű tér kiegyenlítődik, ott helyezkedik el vagy jön létre az elektron. Másképp: Minthogy az elektron forgása mágnesességet indukál, a mágneses tér időbeli változása pedig elektromos teret kelt, a ciklusszemlélet az atomi elektromágnesességet az atommag forgása által a vele közvetlenül érintkező atomi térkvantumok keringésbe hozatalával modellezi, ami a környező rezgő térkvantumokkal érintkezve ellenkező forgásirányú örvényeket, elektronokat hoz létre. A külső keringő atomi térkvantumok energia leadással kiléphetnek az atomi kötelékből, miáltal rezgő térkvantumokká alakulnak és ugyanakkor az atomperemi elektronok kisebb energiájú beljebb fekvő szintekre ugranak át: energia kibocsátás, emisszió. Fordítva: a rezgő térkvantumok az atom kötelékébe lépve a külső elektronokat magasabb energiapályára kényszerítik: abszorpció, energiaelnyelés. A kvantumosság miatt nem folyamatos az átmenet. A termikus és a hideg emisszió (fémből nagy feszültséggel elektronokat kényszerítünk ki) közti különbség az, hogy a termikus elektron emissziónál a fémből csupán a nagyenergiájú elektronok léphetnek ki, míg a hideg emissziónál minden energia képviselve lesz. Így várható, hogy a termikus elektron emissziónál az elektronok a fémből sok energiát elvisznek, az emissziónál a fém lehűl, hideg emissziónál viszont lehűlés nem lesz.

Talán a térben kialakuló rezonanciához is köze van.” Schrödinger: a keringő elektronok egyfajta felhőként foghatók föl, csak egy adott térrészt határozhatunk meg, ahol az elektron lehet. Jellemzője a hullám és részecske dualitás, kölcsön hat a környezetében lévő vákuumenergiával hánykolódik és pályája elmosódott lesz. Heisenberg féle határozatlansági reláció: az anyagnak a vákuum fluktuációjával való kapcsolata során, a rezgő vákuum elektromágneses hullámai dobálják a részecskét ezért határozatlan a helyzete vagy sebessége.

Az elektron az anyag legkisebb tömegű részecskéje, tömege 9,1 • 10-31 kg, mely azt jelenti, hogy 1 kilogrammnyi tömeget 1,1 • 1030 elektron ad ki. Egy 100 W-os izzót, ha felkapcsolunk, az izzószálon másodpercenként 5,2 • 1018 elektron halad át. 1g elektron egy 40W-os(0,2A) izzót 23 évig hajtana meg. A kis tömege mellett minden egyes elektron 1 negatív elektromos elemi töltéssel rendelkezik, pontosabban az elektron töltése, 1,6 • 10-19 C = elemi töltés = elektromos egység. 1db 1 vegyértékű atom leválasztásához 1 elemi töltés szükséges. Pl.: vízbontásnál 1db Hidrogénatom leválasztásához 1, 1db Oxigénatom leválasztásához 2As-nyi töltés, azaz 3,2 • 10-19elektromos egység (így egyszerűbb a számítás, de hullámokkal is hasonlóan helyes lenne) szükséges. Ez elektromos egység nagyon kis mennyiség, ha 0,2As-nyi töltést 1km3-nek veszünk, abból egy mákszemnyi(d=1mm) töltés mennyiség szükséges 1H atom leválasztásához. Az elektron sebessége egy röntgencsőben 100 keV fölötti csőfeszültség esetén elérheti a fénysebesség ½-ét. Amennyiben két pont között az elektromos feszültség 1 V, akkor egy elektron számára a két pont közötti potenciális energiakülönbség 1elektronvolt. 1 eV az az energia, amelyre egy elektron 1 V feszültséggel való gyorsítása során, mint kinetikus energia szert tesz. Egy egyedi fény foton energiája néhány eV-nak felel meg. Az eV és a J közti összefüggés: 1 J(Joule) = 6,25 • 1018 eV. 1 J igen nagynak számít. Az energiát a teljesítménnyel is kifejezhetjük. 1J = 1W 1s, azaz 1 J megfelel egy watt szekundumnak. Egy 100 wattos izzó másodpercenként 100 J energiát ad le. A teljesítmény fejezi ki, hogy az energia milyen gyorsan adódik át egy adott folyamatban. 1 W = 1 J/szekundum (J/s). Az elektron az atommag körül a legbelső pályán 2190 km/s sebességgel kering a Bohr-féle atommodell szerint. Viszont a szabadelektronok áramlási sebessége 1 mm2 keresztmetszetű rézvezetékben mindössze 0,0001 mm/s. Maga a feszültségváltozás viszont fénysebességgel terjed.

A szabad elektronok egyforma távolságra vannak a szomszédos atommagoktól. 1µm elektron clusterben kb1011 elektron van. Az elektromos áramkörben nem keletkeznek és nem semmisülnek meg elektronok, hanem azok folyamatosan jelen vannak, csupán energiát nyernek és veszítenek, ahogy az elektronok az áramkörben mozognak. Az áramkörben az elektronok lényegében csak potenciális energiával rendelkeznek mert sebességük és ezért kinetikus energiájuk elhanyagolhatóan kicsi. Tehát az elektronok a vezetőben elmozdulnak, sebességük nem elegendő ahhoz, hogy igazából kinetikus energiára tegyenek szert. Amikor az elektronok térben (röntgencső) mozognak, akkor jelentős kinetikus energiára tehetnek szert. Egy tipikus elektromos áramkörben a vezető egyik szálában az elektronok nagyobb potenciális energiával rendelkeznek, mint a másik vezető szálban. Alapvetően az energiaforrás növeli az elektronok potenciális energiáját, melyek azzal mindaddig rendelkeznek, míg egy fogyasztónak (pl. izzó, villanymotor stb.) le nem adják. A negatív pontok közötti vezetőben (úgy, mint a negatív pólus és katód) a nagyobb potenciális energiával rendelkező elektronok haladnak, míg a pozitív pontok (úgy, mint anód és pozitív pólus) közötti vezetőben az alacsonyabb energiájú elektronok. A helyzeti (potenciális) energia, ami nem más, mint az atommagtól való távolság. Minél messzebb van az elektron az atommagtól, annál nagyobb a helyzeti energiája. A mozgási energia, amely függ az atompálya csomósíkjainak számától. Minél több a csomósík, annál nagyobb a mozgási energia. Minél több a csomósík, annál kisebb az elektron mozgástere, így annál gyorsabban mozog. A csomósík az a sík, amely tartalmazza az atommagot, és ahol az elektron megtalálási esélye, valószínűsége 0%. Az elektronok különböző potenciális energiaszinteken lehetnek úgy az atomon, mint az elektromos áramkörön belüli lokalizációjuknak megfelelően. Az áramkörben az elektronok a negatív pólusból kiinduló vezetőben rendelkeznek magasabb potenciális energiaszinttel. Ha az atommag pozitív irányba forgó részecskékből áll össze, akkor az elektronok velük ellentétes irányba forognak. Ezért van az, hogy az árammal átjárt vezető mágneses térben mindig ua. abba az irányba tér ki. Tehát a pozitív póluson az elektronok potenciális energiája kisebb, közelebb vannak az atommaghoz.

-Milyen ismert tulajdonságokat és erőhatásokat lehet az egyedi elektronhoz rendelni?

Az álló elektronhoz: a távolsággal négyzetes arányban csökkenő elektrosztatikus teret.

Az egyenletes sebességgel haladó elektronhoz: a távolsággal négyzetes arányban csökkenő elektrosztatikus és mágneses teret.

A gyorsuló elektronhoz: a távolsággal négyzetes arányban csökkenő elektrosztatikus és mágneses, valamint a távolsággal egyenes arányban csökkenő elektromágneses teret (sugárzást).

Hozzászólok!

Hasonló Téma

Casimir effektus

A Casimir-effektus során vákuumban, két, egymáshoz közel helyezett, tükröző fém felület között vonzóerő (a Casimir-erő) jön létre. Ezt …

A weblap további használatával Ön beleegyezik a sütik használatába. További információ

A süti beállítások ennél a honlapnál engedélyezett a legjobb felhasználói élmény érdekében. Amennyiben a beállítás változtatása nélkül kerül sor a honlap használatára, vagy az "Elfogadás" gombra történik kattintás, azzal a felhasználó elfogadja a sütik használatát.

Bezárás