Wie erklärt man jemandem, der neu in der Physik ist, was ein Elektron ist? [geschlossen]

Elektron ist ein Teilchen mit Masse und einer bestimmten Wahrscheinlichkeit, dass es sich zu einem bestimmten Zeitpunkt in einer bestimmten Entfernung um den Kern eines Atoms befindet. Es trägt eine negative Ladung, die chemische Reaktionen ermöglicht, da chemische Reaktionen durch die elektrostatischen Kräfte zwischen Elektronen und positiv geladenen Protonen angetrieben werden, die sich zusammen mit neutral geladenen Neutronen im Kern des Atoms befinden. Es ermöglicht auch den Stromfluss, da der Stromfluss direkt proportional zum Elektronenfluss ist. Wenn jedoch Strom in eine Richtung fließt, fließen die Elektroden in die entgegengesetzte Richtung, dh Strom ist ein Maß für positiven Ladungsfluss.

Hier ist eine kompliziertere Antwort:

Ich werde mein Bestes geben, ok?

Ein Elektron ist ein subatomares Teilchen eines Atoms mit negativer Elementarladung. Es war früher als Beta-Teilchen bekannt, aber jetzt ist es ein Elektron. Dabei kommen Elektromagnetik, Schwerkraft und schwache Wechselwirkungen ins Spiel. In Coulombs beträgt die Ladung ungefähr$-1.6 * 10^{-19} C$und seine Masse in Kilogramm ist ungefähr$9.1*10^{-31} kg$. Es wird gesagt, dass das Elektron keine Unterstruktur hat, was bedeutet, dass kein Unterteilchen bekannt ist, aus dem die Elektronen bestehen. Es wurde erstmals 1897 von JJ Thomson in einem Experiment entdeckt, um die Geradheit eines Kathodenstrahls zu beobachten (ich glaube, jemand korrigiert mich, wenn ich falsch liege), der auch die Theorie aufstellte, dass diese Partikel wie "Blaubeeren in einem Muffin" existierten. , was bedeutet, dass sie fast auf der Oberfläche eines Atoms implantiert wurden. Mit der Entdeckung des Kerns eines Atoms (aus einem Experiment, bei dem Alphateilchen durch einen Schlitz geschossen wurden und festgestellt wurde, dass ihre Bahnen drastisch verändert wurden), sagte Rutherford, dass Elektronen den Kern ähnlich wie Planeten um die Sonne umkreisen. Jedoch, Dieses Modell konnte die Stabilität der Atome nicht erklären (da die Elektronen der Ladungs- und Gravitationskraft mit Zentrifugalkraft und elektromagnetischen Impulsen entgegenwirken müssen) und auch nicht die Strahlenspektren erklären, die von den Gasen emittiert wurden, wenn Licht gezeigt wurde durch sie anstelle eines kontinuierlichen Spektrums. Hier kommt das Bohr-Modell, das anscheinend all diese Probleme und mehr löst. Das Bohr-Modell besagtdie Quantenbedingung ,$2\pi rmv = nh$, und die Frequenzbedingung, $hf = E_f - E_i$, nutzte dieser auch die These des französischen Wissenschaftlers de Boglie, dass alle sich bewegenden Teilchen die Eigenschaften einer Welle annehmen ( Wellen-Teilchen-Dualismus). Das Bohr-Modell konnte jedoch viele andere Spektrumphänomene nicht erklären, aber Schrödinger verwendete seine Gleichungen, um Wellenfunktionen zu erstellen, die viele von ihnen erklärten, und Heisenberg legte mithilfe der Quantenmechanik das Unschärfeprinzip fest, das zur Erstellung des heutigen Modells verwendet wurde enthält eine Elektronenwolke, in der theoretisch ein Elektron in diesem Bereich vorhanden sein könnte. Das Elektron wiederum umkreist den Kern basierend auf seinen Energieniveaus in unterschiedlichen Radien vom Kern. Diese Radien können quantifiziert und verwendet werden, um die von den Atomen verursachten Absorptions- und Emissionsstrahlenspektren zu erklären. Grundsätzlich haben Elektronen die Tendenz, zwischen Energieniveaubahnen in einem Atom zu "springen". Typischerweise bestimmt die Anzahl der Elektronen in einer bestimmten Valenzschale eines Elements diese. s Fähigkeit, Elektrizität zu leiten oder mit anderen Elementen chemische Reaktionen einzugehen. Der Übergang zum Leitungsband eines Atoms ermöglicht es dem spezifischen Element auch, Ströme zu fließen. Der Übergang von Elektronen von einem Atom zum anderen verursacht auch die Bildung elektrischer Felder, und entweder die sich bewegende Umlaufbahn oder der Halbspin ermöglicht die Bildung von Magnetfeldern.

Puh! Bitte sagt mir jemand, ob ich etwas falsch gemacht habe und ob Sie es bearbeiten können, aber zeigen Sie die Änderungen, ich möchte aus meinen Fehlern lernen.

Hmmm ... Ich werde es versuchen.

Ein Elektron ist ein negativ geladenes subatomares Teilchen, das den Kern eines Atoms umkreist, der ein positiv geladenes subatomares Teilchen namens Proton und ein neutrales subatomares Teilchen namens Neutron enthält.

Wie erklärt man jemandem, der neu in der Physik ist, was ein Elektron ist?

Ich denke, Sie können eine leicht verständliche Erklärung finden, die physikalisch korrekt ist. Es gibt viele Hinweise in der Literatur, wenn Sie bereit sind, Detektiv zu spielen. Siehe zum Beispiel Paarproduktion . Wir machen buchstäblich aus Licht ein Elektron (und ein Positron). Und wenn wir dann das Elektron und das Positron vernichten , bekommen wir das Licht zurück. So:

1) Das Elektron besteht buchstäblich aus Licht.

Dann gibt es Dinge wie Elektronenbeugung . Wir können Elektronen beugen, genauso wie wir Licht beugen können. Wir können auch Neutronen und Buckyballs beugen. Wir können auch Elektronen brechen , siehe Der Brechungsindex in der Elektronenoptik und die Prinzipien der Dynamik . Das ist das Papier, das den sogenannten Aharonov-Bohm-Effekt vorhersagte. Die Wellennatur der Materie steht außer Zweifel. So:

2) Das Elektron ist definitiv eine Welle.

Danach haben wir Dinge wie Goudsmit und die Entdeckung des Elektronenspins : „Aber sehen Sie nicht, was das bedeutet? Es bedeutet, dass es einen vierten Freiheitsgrad für das Elektron gibt. Es bedeutet, dass das Elektron einen Spin hat, dass es rotiert". Hinzu kommt der Einstein-de-Haas-Effekt , der „zeigt, dass der Drehimpuls des Spins tatsächlich von der gleichen Natur ist wie der Drehimpuls rotierender Körper, wie er in der klassischen Mechanik vorgestellt wird“ . So:

3) Das Elektron ist eine elektromagnetische Welle, die sich im Kreis dreht.

Und dann sprechen wir natürlich über den Dirac-Gürtel , bei dem "ein Möbiusband in der Quantenmechanik an Spin-1/2-Teilchen erinnert, da solche Teilchen zwei vollständige Umdrehungen durchlaufen müssen, um in ihren ursprünglichen Zustand zurückversetzt zu werden" . Wir sprechen auch von Spinoren , die wir ähnlich darstellen, mit einer Chiralität . Und dann umkreisen die Elektronen in Atombahnen "den Kern nicht im Sinne eines Planeten, der die Sonne umkreist, sondern existieren als stehende Wellen" . Und wenn wir uns auf Atomorbitale beziehen, sprechen wir natürlich von sphärischen Harmonischen . Und es gibt auch die topologische Quantenfeldtheoriewas mit der Knotentheorie verwandt ist. So:

4) Das Elektron ist eine elektromagnetische Welle von 511 keV, die in einer knotenartigen, stabilen sphärischen Spin-½-Spinor-Konfiguration rund und rund läuft, so dass die Feldvariation, die sich bei c ausbreitet, nun wie ein rundum stehendes Feld aussieht. Stehende Welle, stehendes Feld . In seiner einfachsten Form innerhalb eines Atoms nennen wir es ein S-Orbital, das unten dargestellt ist:

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Es ist wichtig zu beachten, dass eine stehende Welle eine Welle ist, die scheinbar bewegungslos ist, obwohl sie es tatsächlich nicht ist. Wenn Sie eine stehende Welle in einem Hohlraum haben, ist die Welle beim "Öffnen der Box" wie ein Schuss von einem stehenden Start, weil sie nicht wirklich stand. Dasselbe gilt für die Elektron-Positron-Vernichtung zu Gamma-Photonen. Und um die Elektronenwellenbewegung zu visualisieren, sehen Sie sich den "Spindelkugel-Torus" unten an, mit freundlicher Genehmigung von Adrian Rossiters Torus-Animationen .