Elektron va uning zaryadi va tranziztorlar markasi

ELEKTRON VA UNING ZARYADI VA TRANZIZTORLAR MARKASI


REJA

1. 
   Fan va texnologiyadagi roli.
   
2. 
   Elektronning asosiy xarakteristikalari
   
3. 
   Elektron xossalari
   

ELEKTRON, manfiy elektr zaryadli elementar zarracha, u barcha atomlarning bir qismi bo'lib, demak, har qanday oddiy moddaning tarkibiga kiradi. Bu elektr zaryadlangan zarrachalarning eng yengili. Elektronlar deyarli hamma narsada ishtirok etadi elektr hodisalari. Metallda elektronlarning bir qismi atomlar bilan bog'lanmaydi va erkin harakatlana oladi, bu metallarni elektr tokini yaxshi o'tkazuvchan qiladi. Plazmada, ya'ni. ionlangan gaz, musbat zaryadlangan atomlar ham erkin harakat qiladilar, lekin ular ancha katta massaga ega bo'lib, ular elektronlarga qaraganda ancha sekinroq harakat qiladilar va shuning uchun ular kamroq hissa qo'shadilar. elektr toki. Kichik massasi tufayli elektron kvant mexanikasi, nisbiylikning maxsus nazariyasi va ularni birlashtirish - relativistik kvant maydon nazariyasining rivojlanishida eng ko'p ishtirok etgan zarracha bo'lib chiqdi. Hozirgi vaqtda elektronlarning xatti-harakatlarini tavsiflovchi tenglamalar amalga oshirilishi mumkin deb ishoniladi jismoniy sharoitlar. (Biroq, o'z ichiga olgan tizimlar uchun ushbu tenglamalarning yechimi katta raqam qattiq va kondensatsiyalangan moddalar kabi elektronlar hali ham qiyinchiliklarga to'la.)
Barcha elektronlar bir xil va Fermi-Dirak statistikasiga bo'ysunadi. Bu holat Pauli printsipida ifodalangan, unga ko'ra ikkita elektron bir xil kvant holatda bo'lolmaydi. Pauli printsipining natijalaridan biri shundaki, eng zaif bog'langan elektronlar, valent elektronlarning holatlari aniqlanadi. Kimyoviy xossalari atomlar atom raqamiga bog'liq ( zaryad raqami), bu atomdagi elektronlar soniga teng. Atom raqami ham yadro zaryadiga teng bo'lib, proton zaryadining birliklarida ifodalangan. e. Yana bir oqibat shundan iboratki, atomlar yadrolarini o'rab turgan elektron "bulutlar" ularning bir-birining ustiga chiqishiga qarshilik ko'rsatadi, buning natijasida oddiy materiya ma'lum bir bo'shliqni egallash xususiyatiga ega. Elementar zarracha uchun bo'lishi kerak bo'lganidek, elektronning asosiy xarakteristikalari soni kichik, ya'ni massa ( meni» 0,51 MeV » 0,91 soat 10 -27 g), zaryad (- e"- 1,6H 10 -19 C) va aylanish (1/2 ћ » 1/ 2 H 0,66 H 10 -33 JH s, bu erda Plank doimiysi h 2 ga bo'linadi p). Elektronning barcha boshqa xususiyatlari ular orqali ifodalanadi, masalan, magnit moment (» 1.001 m 3 » 1.001H 0.93H 10 –23 J/T), elektronlarning kuchsiz oʻzaro taʼsirini tavsiflovchi yana ikkita konstantadan tashqari ( sm. quyida).
Elektr toki uzluksiz oqim emas, balki diskret qismlarda olib borilishi haqidagi birinchi ko'rsatkichlar elektroliz bo'yicha tajribalarda olingan. Natijada Faraday qonunlaridan biri (1833) paydo bo'ldi: har bir ionning zaryadi elektron zaryadining butun soniga teng, endi elementar zaryad deb ataladi. e. "Elektron" nomi dastlab ushbu elementar zaryadga tegishli edi. Elektron so'zning zamonaviy ma'nosida 1897 yilda J. Tomson tomonidan kashf etilgan. Keyin ma'lum bo'ldiki, kam uchraydigan gazda elektr zaryadsizlanishi paytida manfiy elektr zaryadini ko'taruvchi va katoddan chiqadigan "katod nurlari" paydo bo'ladi ( manfiy zaryadlangan elektrod) anodga (musbat zaryadlangan elektrod). Elektr va magnit maydonlarining katod nurlari dastasiga ta'sirini o'rganib, Tomson shunday xulosaga keldi: agar nur zaryadi ionlarning elementar zaryadidan oshmaydigan zarrachalardan iborat deb hisoblasak. e, u holda bunday zarrachalarning massasi atom massasidan minglab marta kichik bo'ladi. (Haqiqatan ham, elektronning massasi eng engil atom vodorod massasining taxminan 1/1837 qismini tashkil qiladi.) Bundan biroz oldin H. Lorentz va P. Zeeman elektronlar atomlarning bir qismi ekanligi to'g'risida dalillarni qo'lga kiritgan edi: ta'sirni o'rganish. Atom spektrlaridagi magnit maydon (Zeman effekti) atomdagi zaryadlangan zarralar mavjudligi sababli atom bilan yorug'lik o'zaro ta'sir qilish, Tomson tomonidan o'rnatilgan zarrachalar uchun o'rnatilgan zaryadning massa nisbatiga ega ekanligini ko'rsatdi. katod nurlari.
Atomdagi elektronning harakatini tasvirlashga birinchi urinish Borning atom modeli (1913) bilan bog'liq. L. de Broyl (1924) tomonidan ilgari surilgan (va 1927 yilda K. Devisson va L. Germer tomonidan eksperimental ravishda tasdiqlangan) elektronning to'lqin tabiati g'oyasi E. tomonidan ishlab chiqilgan to'lqin mexanikasi uchun asos bo'lib xizmat qildi. Shredinger 1926. Shu bilan birga S.Gudsmit va J.Ulenbek (1925) tomonidan atom spektrlarini tahlil qilish asosida elektronning spini bor degan xulosaga keldi. Elektron uchun qat'iy to'lqin tenglamasi P. Dirak tomonidan olingan (1928). Dirak tenglamasi bunga mos keladi xususiy nazariya nisbiylik va elektronning spin va magnit momentini adekvat tavsiflaydi (radiatsion tuzatishlarni hisobga olmagan holda).
Dirak tenglamasi boshqa zarracha - musbat elektron yoki pozitronning massasi va spini elektron bilan bir xil, lekin elektr zaryadi va magnit momentining teskari belgisi bilan mavjudligini nazarda tutgan. Rasmiy ravishda, Dirak tenglamasi umumiy energiyasi yoki í bo'lgan elektronning mavjudligiga imkon beradi mc 2 (mc 2 – elektronning tinch energiyasi) yoki J – mc 2; elektronlarning salbiy energiyaga ega bo'lgan holatlarga radiatsion o'tishlarining yo'qligi, bu holatlar allaqachon elektronlar tomonidan ishg'ol qilingan deb taxmin qilish bilan izohlanishi mumkin, shuning uchun Pauli printsipiga ko'ra, qo'shimcha elektronlar uchun joy qolmaydi. Agar manfiy energiyaga ega bo'lgan elektronlar Dirak "dengizidan" bitta elektron chiqarilsa, hosil bo'lgan elektron "teshik" musbat zaryadlangan elektron kabi harakat qiladi. Pozitron kosmik nurlarda K. Anderson tomonidan kashf etilgan (1932).
Zamonaviy terminologiyaga ko'ra, elektron va pozitron bir-biriga nisbatan antizarralardir. Relyativistikaga ko'ra kvant mexanikasi, har qanday turdagi zarralar uchun mos keladigan antizarralar mavjud (elektr neytral zarrachaning antizarrasi u bilan mos kelishi mumkin). Yagona pozitron ham xuddi elektron kabi barqarordir, uning umri cheksizdir, chunki elektron zaryadiga ega engilroq zarralar yo'q. Biroq, oddiy materiyada pozitron ertami-kechmi elektron bilan birlashadi. (Boshida elektron va pozitron mumkin qisqa vaqt pozitron proton rolini o'ynaydigan vodorod atomiga o'xshash pozitroniy deb ataladigan "atom" hosil qilish.) Bu bog'lanish jarayoni elektron-pozitron annigilyatsiyasi deb ataladi; unda umumiy energiya, impuls va burchak momenti saqlanib qoladi va elektron va pozitron gamma kvantlarga yoki fotonlarga aylanadi - odatda ulardan ikkitasi bo'ladi. (Elektronlarning "dengizi" nuqtai nazaridan, bu jarayon elektronning teshik deb ataladigan - manfiy energiya bilan band bo'lmagan holatga radiatsiyaviy o'tishidir.) Agar elektron va pozitronning tezligi juda yuqori bo'lmasa. , u holda ikkita gamma kvantning har birining energiyasi taxminan teng bo'ladi mc 2. Bu xarakterli nurlanish annigilyatsiya pozitronlarni aniqlash imkonini beradi. Masalan, bizning Galaktikamiz markazidan chiqadigan bunday nurlanish kuzatilgan. Teskari transformatsiya jarayoni elektromagnit energiya elektron va pozitronga aylanishi elektron-pozitron juftligini yaratish deyiladi. Odatda yuqori energiyali gamma-nurlari kvanti shunday juftlikka "aylanadi" va yaqinida uchadi. atom yadrosi (elektr maydoni yadro zarur, chunki bitta fotonning elektron-pozitron juftligiga aylanishi energiya va impulsning saqlanish qonunlarini buzishi mumkin). Yana bir misol, kislorod izotopi bo'lgan 16 O yadrosining birinchi qo'zg'aluvchan holatining parchalanishi.
Elektronlarning emissiyasi yadro radioaktivligining turlaridan biri bilan birga keladi. Bu beta-parchalanish, zaif o'zaro ta'sir tufayli yuzaga keladigan jarayon, bunda dastlabki yadrodagi neytron protonga aylanadi. Parchalanish nomi tarixan radioaktiv nurlanish turlaridan biriga atalgan "beta nurlari" nomidan kelib chiqqan bo'lib, keyinchalik ma'lum bo'lishicha, bu tez elektronlardir. Ushbu nurlanish elektronlarining energiyasi qat'iy qiymatga ega emas, chunki (E.Fermi tomonidan ilgari surilgan gipotezaga muvofiq) beta-parchalanish paytida boshqa zarracha - neytrino uchib chiqadi, u energiyaning bir qismini olib ketadi. yadroviy transformatsiya. Asosiy jarayon:
Neytron ® proton + elektron + antineytrino.
Chiqarilgan elektron neytronda mavjud emas; elektron va antineytrinoning paydo bo'lishi yadroviy transformatsiya paytida chiqarilgan energiya va elektr zaryadining "juftining tug'ilishi" dir. Pozitronlarning emissiyasi bilan ham beta-emirilish mavjud bo'lib, unda yadrodagi proton neytronga aylanadi. Shunga o'xshash transformatsiyalar elektronning yutilishi natijasida ham sodir bo'lishi mumkin; mos keladigan jarayon deyiladi TO- qo'lga olish. Elektronlar va pozitronlar boshqa zarralar, masalan, muonlarning beta-parchalanishi paytida chiqariladi.
Fan va texnologiyadagi roli.
Tez elektronlar keng qo'llaniladi zamonaviy fan va texnologiya. Ular olish uchun ishlatiladi elektromagnit nurlanish, masalan, tezkor elektronlarning modda bilan o'zaro ta'siridan kelib chiqadigan rentgen nurlari va ular kuchli magnit maydonda harakat qilganda paydo bo'ladigan sinxrotron nurlanishini hosil qilish uchun. Tezlashtirilgan elektronlar ham bevosita, masalan, elektron mikroskopda yoki yuqori energiyalarda yadrolarni tekshirish uchun ishlatiladi. (Bunday tadqiqotlarda yadro zarrachalarining kvark tuzilishi aniqlangan.) Ultra yuqori energiyali elektronlar va pozitronlar elektron-pozitron saqlash halqalarida - tezlatgichlarga oʻxshash qurilmalarda qoʻllaniladi. elementar zarralar. Ularning yo'q qilinishi tufayli saqlash halqalari ruxsat beradi yuqori samaradorlik juda katta massali elementar zarrachalarni olish.
Bu atamaning boshqa maʼnolari ham bor, qarang: Elektron (maʼnolari). Electron 2 Electron - bu 1964 yilda uchirilgan to'rtta Sovet sun'iy Yer sun'iy yo'ldoshlari seriyasidir. Maqsad ... Vikipediya