电子与光子

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引言

原子是物质的基本单位。根据玻尔原子模型，原子包含一个称为原子核的小中心核心，原子核充满正电荷。电子围绕着原子核在称为轨道的特定圆圈中运动。

圆周运动是由电子和原子核之间的静电力产生的向心力维持的。辐射是能量通过介质或空间从一个物体传递到另一个物体的过程。它可以是电离辐射或非电离辐射，这取决于辐射的能量。电离辐射的能量超过 10eV，可以电离其路径中的粒子。但非电离辐射没有足够的能量来电离其路径中的粒子。紫外线、红外线、可见光和微波都是非电离辐射的一些例子。

什么是电子？

在粒子物理学中，具有半自旋值且不经历强吸引的的基本粒子称为轻子。电子是第一代轻子。它们是最轻的亚原子粒子。电子是由英国物理学家 J.J. 汤姆森发现的。

他发现在研究阴极射线时。原子包含三种粒子。它们是电子、质子和中子。它们是电荷的基本单位，是带负电的粒子。在中性原子上，电子和质子的数量相同。如果电子的数量大于质子的数量，则称为带正电或带负电的离子。它们是电流的载体。带负电的电子的电荷为 $\mathrm{1.602176634\times 10^{-19}C}$

它与质子的电荷大小相等，符号相反。电子的质量为 $\mathrm{9.1093837015\times 10^{-31}kg}$。它仅为质子质量的 $\mathrm{\frac{1}{1836}}$。相比之下，电子被认为是无质量的。这就是为什么在计算原子质量数时不考虑电子质量的原因。

电子的公式

电子的波长由路易斯·德布罗意测量。电子的波长为：

$$\mathrm{\lambda =\frac{h}{p}}$$

h - 普朗克常数 $\mathrm{-6.626\times 10^{-34}Js}$

电子静止质量是通过使用里德伯常数计算的，表示为：

$$\mathrm{m_{e}=\frac{2R_{\infty }h}{c\alpha ^{2}}}$$

c 表示光速

$\mathrm{\alpha}$ 表示精细结构常数

$\mathrm{R_{\infty }}$ 表示里德伯常数

什么是光子？

光子是光的基本单位。它是电磁辐射中的能量量子或能量包。阿尔伯特·爱因斯坦解释了光传输过程中离散能量包的事实。它最初由吉尔伯特·N·路易斯命名为光子。它们始终处于运动状态，并在真空中以光速运动。所有电磁能量都是由光子组成的。它们始终是中性的。也就是说，它们没有电荷。它们不会自行衰变。

光子的公式

光子的能量取决于电磁辐射的频率。也就是说，与辐射的波长成反比。如果辐射的波长高，则光子的能量低。因此，蓝光比红光更有力。光子的能量由下式给出：

$$\mathrm{E=hf}$$

F 表示辐射频率

光子的特性

光子的特性如下所示。

• 它们同时表现出波和粒子的特性。

• 它们的质量和静止能量为零。这意味着它们仅以运动粒子的形式存在。

• 在真空中，它们以光速运动 $\mathrm{c=2.9979\times 10^{8}m/s}$。

• 它们的旋为 1。因此，它们属于玻色子。

• 它们是稳定的，并且能量和动量取决于频率。

• 它们与电子发生相互作用，例如康普顿效应。

• 在辐射的发射或吸收过程中，它们可以被破坏或产生。

电子和光子的区别

电子	光子
它是一种存在于所有原子中的亚原子粒子。	它是一种携带能量的基本粒子。
它带负电。	并且没有电荷。
它有质量，因此可以处于静止状态。	光子没有质量。因此，它不能处于静止状态。
电子不以光速运动。	在真空中，光子以光速运动。
电子的自旋为 1/2。	光子的自旋为 1。
它表现出粒子性。	它表现出波粒二象性。

结论

本文讨论了有关电子的事实以及电子能量的公式。还讨论了有关光子的事实以及光子能量的公式。还详细讨论了光子的特性以及电子和光子之间的区别。

常见问题解答

Q1. 静电吸引是什么意思？

A1. 它是原子带电粒子之间在不接触的情况下发生的吸引或排斥力。在这种现象中，带负电的原子或分子被吸引到带正电的原子。排斥力作用在带相同电荷的原子或分子之间。

Q2. 什么是里德伯常数？

A2. 它是以物理学家约翰内斯·里德伯命名的原子物理学基本常数。它是一个与原子电磁光谱相关的常数。它描述了原子的谱线的波长或频率。里德伯常数的值为每米 10,973,731,56816。

Q3. 电子是如何被发现的？

A3. 它是由 J.J. 汤姆森发现的。一个在一端密封的阴极射线管包含两个电极。在真空泵的帮助下，管内压力降低到 0.01 毫米。当在电极上施加约 10,000V 的高电压时，会发射出看不见的光线。这个实验导致了电子的发现。他提出电子是所有原子的组成粒子。

Q4. 什么是康普顿效应？

A4. 当具有高能量的光子与靶发生碰撞时，它会从原子外壳中去除松散结合的电子。散射辐射的波长与入射辐射不同。因此，碰撞的光子将一些能量转移到电子以使其反冲。散射光子的角度取决于电子反冲损失的能量。

Q5. 光子和亚原子粒子之间有什么区别？

A5.

光子	亚原子粒子
它们是能量包，没有质量。	亚原子粒子具有确定的质量。
它们在真空中以光速运动。	它们不以光速运动。
它们是中性的。	它们带电。
它们既表现出粒子性又表现出波动性。	它们表现出波动性。