Mavzu: Elektron va uning zaryadi. Tranzistorlarni markasi. Reja

ELEKTRON- ELEKTRON, a, m.(maxsus). Eng kichik manfiy elektr zaryadga ega elementar zarracha. Ozhegovning izohli lug'ati. S.I. Ozhegov, N.Yu. Shvedova. 1949 1992 ... Ozhegovning izohli lug'ati
Elektronning o'ziga xos zaryadi (ya'ni nisbati) birinchi bo'lib 1897 yilda Tomson tomonidan rasmda ko'rsatilgan zaryadsizlanish trubkasi yordamida o'lchangan. 74.1. A anodidagi teshikdan chiqayotgan elektron nurlar (katod nurlari; 85-§ ga qarang) tekis kondansatör plitalari orasidan o'tib, lyuminestsent ekranga tushib, uning ustida nurli nuqta hosil qildi.
Kondensator plitalariga kuchlanish qo'llash orqali deyarli bir xil elektr maydoni bilan nurga ta'sir qilish mumkin edi. Naycha elektromagnitning qutblari orasiga qo'yilgan bo'lib, uning yordamida elektron yo'lining bir xil qismida elektrga perpendikulyar yagona magnit maydon hosil qilish mumkin edi (bu maydonning maydoni) 74.1-rasmda nuqtali doira bilan aylana). Maydonlar o'chirilgan holda, nur O nuqtasida ekranga urildi. Maydonlarning har biri alohida-alohida nurning vertikal yo'nalishda siljishiga olib keldi. O'zgartirish qiymatlari oldingi bandda olingan (73.3) va (73.4) formulalar bilan aniqlanadi.
Bush tajribasida issiq katod K (74.2-rasm) chiqaradigan elektronlar tezlashadi, katod K va anod A o'rtasida qo'llaniladigan potentsiallar farqi U orqali o'tadi. Natijada ular u tezlikni oladi, qiymati munosabatidan bilib olish mumkin
Anoddagi teshikdan uchib chiqqandan so'ng, elektronlar solenoid ichiga kiritilgan evakuatsiya qilingan trubaning o'qi bo'ylab yo'naltirilgan tor nurni hosil qiladi. Solenoidning kirish qismida o'zgaruvchan kuchlanish qo'llaniladigan kondansatör o'rnatilgan. Kondensator tomonidan yaratilgan maydon nurning elektronlarini asbobning o'qidan vaqt o'tishi bilan o'zgarib turadigan kichik a burchaklari bilan og'diradi. Bu nurning "aylanishi" ga olib keladi - elektronlar turli spiral traektoriyalar bo'ylab harakatlana boshlaydi. Solenoidning chiqishiga lyuminestsent ekran o'rnatilgan. Agar biz B magnit induksiyasini tanlasak, kondansatördan ekrangacha bo'lgan masofa G shartni qondiradi.
(l - spiralning qadami, butun son), keyin elektron traektoriyalarining kesishish nuqtasi ekranga tushadi - elektron nur shu nuqtaga qaratiladi va ekranda o'tkir yorug'lik nuqtasini qo'zg'atadi. Agar (74.6) shart bajarilmasa, ekrandagi yorqin nuqta xiralashadi. (74.4), (74.5) va (74.6) tenglamalarni birgalikda yechish orqali biz topishimiz mumkin.
Turli usullar bilan olingan natijalarni hisobga olgan holda o'rnatilgan elektronning o'ziga xos zaryadining eng aniq qiymati tengdir.
Qiymat (74.7) elektron zaryadining uning dam olish massasiga nisbatini beradi. Tomson, Bush va shunga o'xshash boshqa tajribalarda zaryadning relativistik massaga nisbati aniqlandi,
Tomson tajribalarida elektronlarning tezligi taxminan 0,1 s ni tashkil qilgan. Bunday tezlikda relyativistik massa qolgan massadan 0,5% ga oshadi. Keyingi tajribalarda elektron tezligi juda yuqori qiymatlarga yetdi. Barcha holatlarda v ning ortishi bilan o'lchangan qiymatlarning pasayishi aniqlandi, bu formula (74.8) ga to'liq mos keladi.
Elektronning zaryadi 1909 yilda Millikan tomonidan katta aniqlik bilan aniqlangan. Millikan gorizontal joylashgan kondansatör plitalari orasidagi yopiq bo'shliqqa mayda yog' tomchilarini kiritgan (74.3-rasm). Püskürtülürken, tomchilar elektrlashtirildi va ular kondansatkichdagi kuchlanishning qiymati va belgisini tanlab, harakatsiz o'rnatilishi mumkin edi.
Demak, tomchining erkin tushish tezligini va uning ma’lum elektr maydonida ko’tarilish tezligini o’lchab, tomchining zaryadini topish mumkin edi e.Zaryadning ma’lum bir qiymatida tezlikni o’lchab, Millikan sabab bo’ldi. plitalar orasidagi bo'shliqni rentgen nurlari bilan nurlantirish orqali havoning ionlanishi. Tomchiga yopishgan alohida ionlar uning zaryadini o'zgartirdi, buning natijasida tezlik ham o'zgardi. Yangi tezlik qiymatini o'lchagandan so'ng, plitalar orasidagi bo'shliq yana nurlantirildi va hokazo.
Millikan tomonidan o'lchangan tomchi zaryadining o'zgarishi va zaryadning o'zi har safar bir xil qiymatning butun sonli ko'paytmalari bo'lib chiqdi. Shunday qilib, elektr zaryadining diskretligi, ya'ni har bir zaryad bir xil kattalikdagi elementar zaryadlardan tashkil topganligi tajriba yo'li bilan isbotlandi.
Millikanning o'lchovlari va boshqa usullar bilan olingan ma'lumotlarini hisobga olgan holda o'rnatilgan elementar zaryadning qiymati tengdir.
Elektron - leptonlar sinfiga mansub manfiy zaryadli elementar zarracha (qarang Elementar zarralar), tabiatda hozir maʼlum boʻlgan eng kichik massa va eng kichik elektr zaryadining tashuvchisi. 1897 yilda ingliz olimi J. J. Tomson tomonidan ochilgan.
Elektron atomning ajralmas qismidir, neytral atomdagi elektronlar soni atom raqamiga, ya'ni yadrodagi protonlar soniga teng.
Elektronning elektr zaryadini birinchi aniq o'lchash 1909-1913 yillarda amalga oshirildi. Amerikalik fiaik R. Milliken. Elementar zaryadning mutlaq qiymatining zamonaviy qiymati CGSE birliklari yoki taxminan C. Bu zaryad haqiqatan ham "elementar", ya'ni uni qismlarga bo'lish mumkin emas va har qanday ob'ektning zaryadlari uning butun sonli ko'paytmalari ekanligiga ishonishadi.
Siz elektr zaryadlari bo'lgan kvarklar haqida eshitgan bo'lishingiz mumkin, ammo ular hadronlar ichida mahkam o'ralgan va erkin holatda mavjud emas. Plank doimiysi h va yorug'lik tezligi c bilan birga elementar zaryad o'lchamsiz doimiy = 1/137 hosil qiladi. Nozik tuzilish konstantasi quyidagilardan biridir eng muhim parametrlar kvant elektrodinamika, u elektromagnit o'zaro ta'sirlarning intensivligini aniqlaydi (eng aniq zamonaviy ma'no = 0,000015).
Elektronning massasi g (energiya birliklarida). Agar energiya va elektr zaryadining saqlanish qonuniyatlari o`rinli bo`lsa, elektronning har qanday yemirilishi, masalan, h.k., man etiladi.Shuning uchun elektron barqaror; eksperimental ravishda uning umri yillardan kam emasligi aniqlandi.
1925-yilda amerikalik fiziklar S.Gudsmit va J.Ulenbek atom spektrlarining xususiyatlarini tushuntirish uchun elektronning ichki burchak momentini - spin(lar)ni kiritdilar. Elektronning spini Plank doimiysining yarmidir, lekin fiziklar odatda oddiygina elektronning spini = 1/2 ekanligini aytishadi. Elektronning spini o'zining magnit momenti bilan bog'liq. erg / G qiymati Bor magnitoni MB deb ataladi (bu atom va yadro fizikasida qabul qilingan magnit momentning o'lchov birligi; bu erda h - Plank doimiysi, m - elektron zaryadi va massasining mutlaq qiymati. , c - yorug'lik tezligi); sonli koeffitsient elektronning -faktoridir. Dirakning kvant-mexanik relativistik tenglamasidan (1928) quyidagi qiymat kelib chiqdi, ya'ni elektronning magnit momenti aynan bitta Bor magnetoniga teng bo'lishi kerak edi.
Biroq, 1947 yilda tajribalarda magnit moment Bor magnitonidan taxminan 0,1% katta ekanligi aniqlandi. Bu faktning tushuntirishi kvant elektrodinamikasida vakuum polarizatsiyasini hisobga olgan holda berilgan. Juda mashaqqatli hisob-kitoblar nazariy qiymatni berdi (0,000000000148), uni zamonaviy (1981) eksperimental ma'lumotlar bilan solishtirish mumkin: elektron va pozitron uchun (0,000000000050).
Qiymatlar o'n ikki kasrgacha bo'lgan aniqlik bilan hisoblab chiqiladi va o'lchanadi va eksperimental ishlarning aniqligi nazariy hisob-kitoblarning aniqligidan yuqori. Bu zarrachalar fizikasidagi eng aniq o'lchovlardir.
Kvant mexanikasi tenglamalariga bo'ysunadigan atomlardagi elektronlar harakatining xususiyatlari moddalarning optik, elektr, magnit, kimyoviy va mexanik xususiyatlarini aniqlaydi.
Elektronlar elektromagnit, kuchsiz va gravitatsion oʻzaro taʼsirlarda qatnashadi (qarang Tabiat kuchlarining birligi). Demak, elektromagnit jarayon tufayli elektron va pozitronning annigilyatsiyasi ikkita - kvant hosil bo'lishi bilan sodir bo'ladi: . Yuqori energiyali elektronlar va pozitronlar adronlarning hosil bo'lishi bilan elektromagnit annigilyatsiyaning boshqa jarayonlarida ham ishtirok etishlari mumkin: adronlar. Hozirda bunday reaksiyalar koʻplab toʻqnashuvchi nur tezlatgichlarida jadal oʻrganilmoqda (qarang Zaryadlangan zarrachalar tezlatgichlari).
Elektronlarning zaif o'zaro ta'siri, masalan, atom spektrlaridagi paritet saqlanmagan jarayonlarda (qarang paritet) yoki elektronlar va neytrinolar o'rtasidagi reaktsiyalarda namoyon bo'ladi.
Elektronning ichki tuzilishi haqida hech qanday ma'lumot yo'q. Zamonaviy nazariyalar nuqta zarralari sifatida leptonlar tushunchasidan kelib chiqadi. Hozirgi vaqtda bu sm masofalargacha eksperimental tarzda tasdiqlangan.Yangi ma'lumotlar faqat kelajakdagi tezlatgichlarda zarrachalar to'qnashuvi energiyasining ortishi bilan paydo bo'lishi mumkin.
Elektron asosiy zarra bo'lib, moddaning strukturaviy birliklaridan biridir. Tasnifiga ko'ra, bu fermion (yarim butun spinli zarracha, fizik E. Fermi nomi bilan atalgan) va lepton (kuchli o'zaro ta'sirda ishtirok etmaydigan yarim butun spinli zarralar, to'rttadan biri). fizikadagi asosiylari). Barion boshqa leptonlar kabi nolga teng.
Yaqin vaqtgacha elektron elementar, ya'ni bo'linmas, strukturasiz zarra deb hisoblangan bo'lsa, hozir olimlar boshqacha fikrda. Zamonaviy fiziklarning fikricha, elektron nimadan iborat