電子與光子

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引言

原子是物質的基本單位。根據玻爾原子模型，原子包含一個稱為原子核的小中心核心，原子核充滿正電荷。電子圍繞著原子核在稱為軌道的特定圓圈中運動。

圓周運動是由電子和原子核之間的靜電力產生的向心力維持的。輻射是能量透過介質或空間從一個物體傳遞到另一個物體的過程。它可以是電離輻射或非電離輻射，這取決於輻射的能量。電離輻射的能量超過 10eV，可以電離其路徑中的粒子。但非電離輻射沒有足夠的能量來電離其路徑中的粒子。紫外線、紅外線、可見光和微波都是非電離輻射的一些例子。

什麼是電子？

在粒子物理學中，具有半自旋值且不經歷強吸引的的基本粒子稱為輕子。電子是第一代輕子。它們是最輕的亞原子粒子。電子是由英國物理學家 J.J. 湯姆森發現的。

他發現在研究陰極射線時。原子包含三種粒子。它們是電子、質子和中子。它們是電荷的基本單位，是帶負電的粒子。在中性原子上，電子和質子的數量相同。如果電子的數量大於質子的數量，則稱為帶正電或帶負電的離子。它們是電流的載體。帶負電的電子的電荷為 $\mathrm{1.602176634\times 10^{-19}C}$

它與質子的電荷大小相等，符號相反。電子的質量為 $\mathrm{9.1093837015\times 10^{-31}kg}$。它僅為質子質量的 $\mathrm{\frac{1}{1836}}$。相比之下，電子被認為是無質量的。這就是為什麼在計算原子質量數時不考慮電子質量的原因。

電子的公式

電子的波長由路易斯·德布羅意測量。電子的波長為：

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

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

電子靜止質量是透過使用裡德伯常數計算的，表示為：

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

c 表示光速

$\mathrm{\alpha}$ 表示精細結構常數

$\mathrm{R_{\infty }}$ 表示裡德伯常數

什麼是光子？

光子是光的基本單位。它是電磁輻射中的能量量子或能量包。阿爾伯特·愛因斯坦解釋了光傳輸過程中離散能量包的事實。它最初由吉爾伯特·N·路易斯命名為光子。它們始終處於運動狀態，並在真空中以光速運動。所有電磁能量都是由光子組成的。它們始終是中性的。也就是說，它們沒有電荷。它們不會自行衰變。

光子的公式

光子的能量取決於電磁輻射的頻率。也就是說，與輻射的波長成反比。如果輻射的波長高，則光子的能量低。因此，藍光比紅光更有力。光子的能量由下式給出：

$$\mathrm{E=hf}$$

F 表示輻射頻率

光子的特性

光子的特性如下所示。

• 它們同時表現出波和粒子的特性。

• 它們的質量和靜止能量為零。這意味著它們僅以運動粒子的形式存在。

• 在真空中，它們以光速運動 $\mathrm{c=2.9979\times 10^{8}m/s}$。

• 它們的旋為 1。因此，它們屬於玻色子。

• 它們是穩定的，並且能量和動量取決於頻率。

• 它們與電子發生相互作用，例如康普頓效應。

• 在輻射的發射或吸收過程中，它們可以被破壞或產生。

電子和光子的區別

電子	光子
它是一種存在於所有原子中的亞原子粒子。	它是一種攜帶能量的基本粒子。
它帶負電。	並且沒有電荷。
它有質量，因此可以處於靜止狀態。	光子沒有質量。因此，它不能處於靜止狀態。
電子不以光速運動。	在真空中，光子以光速運動。
電子的自旋為 1/2。	光子的自旋為 1。
它表現出粒子性。	它表現出波粒二象性。

結論

本文討論了有關電子的事實以及電子能量的公式。還討論了有關光子的事實以及光子能量的公式。還詳細討論了光子的特性以及電子和光子之間的區別。

常見問題解答

Q1. 靜電吸引是什麼意思？

A1. 它是原子帶電粒子之間在不接觸的情況下發生的吸引或排斥力。在這種現象中，帶負電的原子或分子被吸引到帶正電的原子。排斥力作用在帶相同電荷的原子或分子之間。

Q2. 什麼是裡德伯常數？

A2. 它是以物理學家約翰內斯·裡德伯命名的原子物理學基本常數。它是一個與原子電磁光譜相關的常數。它描述了原子的譜線的波長或頻率。裡德伯常數的值為每米 10,973,731,56816。

Q3. 電子是如何被發現的？

A3. 它是由 J.J. 湯姆森發現的。一個在一端密封的陰極射線管包含兩個電極。在真空泵的幫助下，管內壓力降低到 0.01 毫米。當在電極上施加約 10,000V 的高電壓時，會發射出看不見的光線。這個實驗導致了電子的發現。他提出電子是所有原子的組成粒子。

Q4. 什麼是康普頓效應？

A4. 當具有高能量的光子與靶發生碰撞時，它會從原子外殼中去除鬆散結合的電子。散射輻射的波長與入射輻射不同。因此，碰撞的光子將一些能量轉移到電子以使其反衝。散射光子的角度取決於電子反衝損失的能量。

Q5. 光子和亞原子粒子之間有什麼區別？

A5.

光子	亞原子粒子
它們是能量包，沒有質量。	亞原子粒子具有確定的質量。
它們在真空中以光速運動。	它們不以光速運動。
它們是中性的。	它們帶電。
它們既表現出粒子性又表現出波動性。	它們表現出波動性。