Как объяснить новичку в физике, что такое электрон? [закрыто]

Электрон — это частица с массой и определенной вероятностью быть обнаруженной на заданном расстоянии вокруг ядра атома в определенное время. Он несет отрицательный заряд, который делает возможными химические реакции, поскольку химические реакции управляются электростатическими силами между электронами и положительно заряженными протонами, которые находятся в ядре атома вместе с нейтрально заряженными нейтронами. Это также позволяет протекать электричеству, поскольку поток тока прямо пропорционален потоку электронов. Однако, если ток течет в одном направлении, то электроны текут в противоположном направлении, т.е. ток является мерой потока положительного заряда.

Вот более сложный ответ:

Я буду стараться изо всех сил, хорошо?

Электрон – это субатомная частица атома с отрицательным элементарным зарядом. Когда-то он был известен как бета-частица, но теперь это электрон. Он использует электромагнитное, гравитационное и слабое взаимодействия. В кулонах его заряд примерно$-1.6 * 10^{-19} C$а его масса в килограммах примерно$9.1*10^{-31} kg$. Говорят, что электрон не имеет субструктуры, что означает, что не существует известной субчастицы, из которой состоят электроны. Впервые он был обнаружен Дж. Дж. Томсоном в 1897 году в эксперименте по наблюдению прямолинейности катодного луча (думаю, меня поправят, если я ошибаюсь), который также предположил, что эти частицы существуют как «черника в булочке». , что означает, что они были почти имплантированы на поверхность атома. С открытием ядра атома (из эксперимента, в котором альфа-частицы запускались через щель и обнаружилось, что их траектории резко изменились), Резерфорд сказал, что электроны вращаются вокруг ядра так же, как планеты вокруг Солнца. Однако, эта модель не смогла объяснить стабильность атомов (поскольку электронам приходится противодействовать притяжению заряда и гравитации с помощью центробежной силы и электромагнитных импульсов), а также не смогла объяснить спектры лучей, испускаемых газами при появлении света. через них вместо непрерывного спектра. На смену приходит модель Бора, которая, по-видимому, решает все эти и многие другие проблемы. Модель Бора утверждаетквантовое состояние ,$2\pi rmv = nh$, и условие частоты, $hf = E_f - E_i$, это также использовало предложение французского ученого де Богли о том, что все движущиеся частицы приобретают свойства волны ( двойственность волновых частиц). Однако модель Бора не смогла объяснить многие другие спектральные явления, но Шредингер использовал свои уравнения для создания волновых функций, которые объяснили многие из них, а Гейзенберг, используя квантовую механику, сформулировал принцип неопределенности, который был использован для создания сегодняшней модели, которая включает в себя электронное облако, где теоретически можно предположить, что электрон находится в этой области. Электрон снова вращается вокруг ядра, основываясь на своих энергетических уровнях на разных радиусах от ядра. Эти радиусы можно выразить количественно и использовать для объяснения спектров поглощения и испускания лучей, вызванных атомами. По сути, электроны имеют тенденцию «прыгать» между орбитами энергетических уровней в атоме. Как правило, количество электронов в валентной оболочке конкретного элемента определяет его. способность проводить электричество или вступать в химические реакции с другими элементами. Его переход в зону проводимости атома также позволяет конкретному элементу пропускать токи. Переход электронов от одного атома к другому также вызывает формирование электрических полей, и либо его движущаяся орбита, либо полуспин позволяют также формировать магнитные поля.

Фу! Кто-нибудь, пожалуйста, скажите мне, если я что-то не так, и если вы можете это отредактировать, но покажите правки, я хочу учиться на своих ошибках.

Хм... попробую.

Электрон — это отрицательно заряженная субатомная частица, которая вращается вокруг ядра атома, содержащего положительно заряженную субатомную частицу, называемую протоном, и нейтральную субатомную частицу, называемую нейтроном.

Как объяснить, что такое электрон, новичку в физике?

Я думаю, вы можете придумать легко читаемое объяснение, которое является физически правильным. В литературе есть множество подсказок, если вы готовы играть в детектива. Например, см. парное производство . Мы буквально делаем электрон (и позитрон) из света. А затем, когда мы аннигилируем электрон и позитрон, мы снова получаем свет. Так:

1) Электрон буквально сделан из света.

Затем есть такие вещи, как дифракция электронов . Мы можем преломлять электроны точно так же, как мы можем преломлять свет. Мы также можем дифрагировать нейтроны и фуллерены. Мы также можем преломлять электроны, см. «Показатель преломления в электронной оптике и принципы динамики» . Это статья, которая предсказала то, что сейчас известно как эффект Ааронова-Бома. Волновая природа материи не вызывает сомнений. Так:

2) Электрон определенно является волной.

После этого у нас есть такие вещи, как Гаудсмит и открытие спина электрона : «Но разве вы не видите, что это означает? Это означает, что у электрона есть четвертая степень свободы. Это означает, что электрон имеет спин, что он вращается". Вдобавок к этому существует эффект Эйнштейна-де Гааза , который «демонстрирует, что момент количества движения вращения действительно имеет ту же природу, что и момент количества движения вращающихся тел, как это понимается в классической механике» . Так:

3) Электрон — это электромагнитная волна, которая движется по кругу.

И затем, конечно, мы говорим о поясе Дирака , в котором «лента Мёбиуса напоминает частицы со спином 1/2 в квантовой механике, поскольку такие частицы должны повернуться на два полных оборота, чтобы вернуться в исходное состояние» . Мы также говорим о спинорах , которые мы изображаем аналогичным образом, с хиральностью . И тогда на атомных орбитах электроны «не вращаются вокруг ядра в смысле планеты, вращающейся вокруг Солнца, а вместо этого существуют как стоячие волны» . И, конечно же, когда мы имеем в виду атомные орбитали, мы говорим о сферических гармониках . А еще есть топологическая квантовая теория поля.что связано с теорией узлов. Так:

4) Электрон представляет собой электромагнитную волну с энергией 511 кэВ, циркулирующую по кругу в узлеобразной стабильной сферической конфигурации спин-1/2 спинора, так что вариация поля, распространяющаяся в точке c, теперь выглядит как всестороннее стоячее поле. Стоячая волна, стоячее поле . В простейшем виде внутри атома мы называем ее S-орбиталью, которая изображена ниже:

_{© Copyright 2010 Британская энциклопедия}

Важно отметить, что стоячая волна — это волна, которая кажется неподвижной, хотя на самом деле это не так. Если у вас есть стоячая волна в полости, когда вы «открываете коробку», волна уходит, как выстрел с места, потому что на самом деле она не стояла. То же самое и с электрон-позитронной аннигиляцией в гамма-фотоны. А чтобы визуализировать движение электронной волны, посмотрите на «тор сферы веретена» ниже, любезно предоставленный анимацией тора Адриана Росситера .