Šiame straipsnyje, remiantis eterodinamine elektros krūvio esme ir elementariųjų dalelių struktūromis, apskaičiuojamos protono, elektrono ir fotono elektros krūvių vertės.

Klaidingos žinios yra pavojingesnės nei nežinojimas
J. B. Šo

Įvadas.Šiuolaikinėje fizikoje elektros krūvis yra viena iš svarbiausių elementariųjų dalelių charakteristikų ir neatskiriama savybė. Iš fizinės elektros krūvio esmės, apibrėžtos remiantis eterodinamine koncepcija, išplaukia keletas savybių, pavyzdžiui, elektros krūvio dydžio proporcingumas jo nešiklio masei; elektros krūvis nėra kvantuojamas, o perduodamas kvantais (dalelėmis); elektros krūvio dydis turi apibrėžtą ženklą, tai yra, jis visada yra teigiamas; kurie nustato didelius elementariųjų dalelių prigimties apribojimus. Būtent: gamtoje nėra elementariųjų dalelių, kurios neturėtų elektros krūvio; Elementariųjų dalelių elektrinio krūvio dydis yra teigiamas ir didesnis už nulį. Remiantis fizikine esme, elektros krūvio dydį lemia elementariosios dalelės struktūrą sudarančio eterio masė, tekėjimo greitis ir jų geometriniai parametrai. Fizinė elektros krūvio esmė ( elektros krūvis yra eterio srauto matas) vienareikšmiškai apibrėžia elementariųjų dalelių eterodinaminį modelį, taip, viena vertus, pašalindamas elementariųjų dalelių struktūros klausimą, o iš kitos pusės – nurodo standartinių, kvarkų ir kitų elementariųjų dalelių modelių nenuoseklumą.

Elektros krūvio dydis lemia ir elementariųjų dalelių elektromagnetinės sąveikos intensyvumą. Elektromagnetinės sąveikos pagalba vyksta protonų ir elektronų sąveika atomuose ir molekulėse. Taigi elektromagnetinė sąveika lemia stabilios tokių mikroskopinių sistemų būsenos galimybę. Jų dydžius reikšmingai lemia elektrono ir protono elektrinių krūvių dydis.

Klaidingas šiuolaikinės fizikos savybių aiškinimas, pvz., teigiamo ir neigiamo, elementaraus, diskrečiojo, kvantuoto elektros krūvio egzistavimas ir kt., neteisingas elektros krūvio dydžio matavimo eksperimentų aiškinimas lėmė daugybę didelių elementariųjų dalelių klaidų. fizika (elektrono nestruktūriškumas, nulinė fotono masė ir krūvis, neutrino egzistavimas, protono ir elektrono elektrinių krūvių absoliučios vertės lygybė elementariajam).

Iš to, kas išdėstyta pirmiau, išplaukia, kad elementariųjų dalelių elektrinis krūvis šiuolaikinėje fizikoje turi lemiamą reikšmę suprantant mikrokosmoso pagrindus ir reikalauja subalansuoto ir pagrįsto jų verčių įvertinimo.

Natūraliomis sąlygomis protonai ir elektronai yra surištoje būsenoje, sudarydami protonų-elektronų poras. Neteisingas šios aplinkybės supratimas, taip pat klaidinga mintis, kad elektrono ir protono krūviai absoliučia reikšme yra lygūs elementariųjų krūviams, šiuolaikinę fiziką paliko be atsakymo į klausimą: kokia yra tikroji elektros krūvių vertė. protono, elektrono ir fotono?

Protono ir elektrono elektrinis krūvis. Natūralioje būsenoje protonų ir elektronų pora egzistuoja cheminio elemento vandenilio atomo pavidalu. Pagal teoriją: „Vandenilio atomas yra neredukuojamas medžiagos struktūrinis vienetas, vedantis Mendelejevo periodinėje lentelėje. Šiuo atžvilgiu vandenilio atomo spindulys turėtų būti klasifikuojamas kaip pagrindinė konstanta. ... Apskaičiuotas Boro spindulys yra = 0,529 Å. Tai svarbu, nes nėra tiesioginių vandenilio atomo spindulio matavimo metodų. ...Boro spindulys yra elektrono žiedinės orbitos apskritimo spindulys ir jis apibrėžiamas visiškai pagal visuotinai priimtą termino „spindulys“ supratimą.

Taip pat žinoma, kad protonų spindulio matavimai buvo atlikti naudojant įprastus vandenilio atomus, kurie leido (CODATA -2014) gauti 0,8751 ± 0,0061 femtometro (1 fm = 10 −15 m) rezultatą.

Norėdami įvertinti protono (elektrono) elektrinio krūvio dydį, naudojame bendrą elektros krūvio išraišką:

q = (1/ k) 1/2 u r (ρ S) 1/2 , (1)

kur k = 1 / 4πε 0 – proporcingumo koeficientas pagal Kulono dėsnio išraišką,

ε0 ≈ 8,85418781762039·10 −12 F m −1 – elektrinė konstanta; u – greitis, ρ – eterio srauto tankis; S – protonų (elektronų) kūno skerspjūvis.

Transformuokime išraišką (1) taip

q = (1/ k) 1/2 u r (mS/ V) 1/2 ,

Kur V = r S – kūno apimtis, m — elementariosios dalelės masė.

Protonas ir elektronas yra duetonai: - struktūra, susidedanti iš dviejų toro formos kūnų, sujungtų tori šoniniais paviršiais, simetriškų dalijimosi plokštumos atžvilgiu, todėl

q = (1/ k) 1/2 u r (m2 S T/2 V T) 1/2 ,

Kur S T- skyrius, r- ilgis, V T = r ST- toro tūris.

q = (1/ k) 1/2 u r (mS T/ V T) 1/2 ,

q = (1/k) 1/2 u r (mS T /rS T) 1/2,

q = (1/ k) 1/2 u (Ponas) 1/2 . (2)

Išraiška (2) yra protono (elektrono) elektrinio krūvio (1) išraiškos modifikacija.

Tegul R 2 = 0,2 R 1 , kur R 1 yra išorinis, o R 2 - vidinis toro spindulys.

r= 2π 0,6 R 1 ,

atitinkamai protono ir elektrono elektrinis krūvis

q = ( 1/ k) 1/2 u (m 2π 0,6 R 1 ) 1/2 ,

q= (2π 0,6 / k) 1/2 u (m R 1 ) 1/2 ,

q= 2π ( 1.2 ε 0 ) 1/2 u (m R 1 ) 1/2

q = 2.19 π (ε 0 ) 1/2 u (m R 1 ) 1/2 (3)

Išraiška (3) yra protono ir elektrono elektros krūvio dydžio išreiškimo forma.

At u = 3∙10 8 m / с – antrasis eterio garso greitis, išraiška 2.19 π (ε 0 ) 1/2 u = 2.19 π( 8.85418781762 10 −12 F/m ) 1/2 3∙10 8 m / c = 0,6142∙ 10 4 m 1/2 F 1/2 s -1.

Tarkime, kad protono (elektrono) spindulys aukščiau pateiktoje struktūroje yra spindulys R 1 .

Protonui žinoma, kad m р = 1,672∙10 -27 kg, R 1 = r р = 0,8751∙10 -15 m, tada

qR = 2.19 π (ε 0 ) 1/2 u (m R 1 ) 1/2 = 0,6142∙10 4 [m 1/2 F 1/2 s -1 ] ∙ (1,672∙10 -27 [kg] ∙

0,8751∙10 -15 [m]) 1/2 = 0,743∙10 -17 Cl.

Taigi protono elektrinis krūvis qR= 0,743∙10 -17 Cl.

Yra žinoma, kad elektronui m e = 0,911∙10 -31 kg. Norint nustatyti elektrono spindulį, darant prielaidą, kad elektrono struktūra yra panaši į protono struktūrą, o eterio srauto tankis elektrono kūne taip pat lygus eterio srauto tankiui protono kūne, naudojame žinomas protono ir elektrono masių santykis, kuris lygus

m r / m e = 1836,15.

Tada r r /r e = (m r /m e) 1/3 = 1836,15 1/3 = 12,245, ty r e = r r /12,245.

Pakeitę elektrono duomenis į (3) išraišką, gauname

q e = 0,6142∙10 4 [m 1/2 F 1/2 /s] ∙ (0,911∙10 -31 [kg] 0,8751∙10 -15 [m]/12,245) 1/2 =

0,157∙10 -19 Cl.

Taigi elektrono elektrinis krūvis qai = 0,157∙10 -19 Cl.

Specifinis protonų krūvis

q р /m р = 0,743∙10 -17 [C] /1,672∙10 -27 [kg] = 0,444∙10 10 C /kg.

Specifinis elektronų krūvis

q e / m e = 0,157∙10 -19 [C] /0,911∙10 -31 [kg] = 0,172∙10 12 C /kg.

Gautos protono ir elektrono elektros krūvių vertės yra apytikslės ir neturi esminės būsenos. Taip yra dėl to, kad protonų ir elektronų poroje protono ir elektrono geometriniai ir fiziniai parametrai yra tarpusavyje susiję ir yra nulemti protonų ir elektronų poros vietos medžiagos atome ir yra reguliuojami pagal dėsnį kampinio momento išsaugojimas. Kai keičiasi elektrono judėjimo orbitos spindulys, atitinkamai keičiasi protono ir elektrono masė ir atitinkamai sukimosi aplink savo sukimosi ašį greitis. Kadangi elektros krūvis yra proporcingas masei, protono ar elektrono masės pokytis atitinkamai pakeis jų elektros krūvius.

Taigi visuose medžiagos atomuose protonų ir elektronų elektriniai krūviai skiriasi vienas nuo kito ir turi savo specifinę prasmę, tačiau, pirmiausia, jų vertės gali būti įvertintos kaip elektros krūvio vertės. vandenilio atomo protono ir elektrono, apibrėžto aukščiau. Be to, ši aplinkybė rodo, kad medžiagos atomo elektrinis krūvis yra jo unikali charakteristika, pagal kurią galima jį identifikuoti.

Žinant vandenilio atomo protono ir elektrono elektrinių krūvių dydį, galima įvertinti elektromagnetines jėgas, užtikrinančias vandenilio atomo stabilumą.

Pagal modifikuotą Kulono dėsnį elektrinė traukos jėga Fpr bus lygus

Fpr = k (q 1 - q 2) 2 / r 2, adresu q 1 ≠ q 2,

čia q 1 – protono elektrinis krūvis, q 2 – elektrono elektros krūvis, r – atomo spindulys.

Fpr =(1/4πε 0) (q 1 – q 2) 2 / r 2 = (1/4π 8,85418781762039 10–12 F m–1)

• (0,743∙10-17 C – 0,157∙10-19 C) 2 /(5,2917720859·10-11) 2 = 0,1763·10-3 N.

Vandenilio atome elektroną veikia elektrinė (kulono) traukos jėga, lygi 0,1763·10 -3 N. Kadangi vandenilio atomas yra stabilios būsenos, magnetinė atstūmimo jėga taip pat lygi 0,1763·10 -3 N. Palyginimui, visoje mokslinėje ir mokomojoje literatūroje pateikiamas elektrinės sąveikos jėgos skaičiavimas, pavyzdžiui, gaunamas rezultatas 0,923·10 -7 N. Literatūroje pateiktas skaičiavimas yra neteisingas, nes remiasi aptartomis klaidomis aukščiau.

Šiuolaikinė fizika teigia, kad minimali energija, reikalinga elektronui pašalinti iš atomo, vadinama jonizacijos energija arba jungimosi energija, kuri vandenilio atomui yra 13,6 eV. Įvertinkime protono ir elektrono surišimo energiją vandenilio atome pagal gautas protono ir elektrono elektrinio krūvio vertes.

E Šv. = F pr ·r n = 0,1763 · 10 -3 · 6,24151 · 10 18 eV/m · 5,2917720859 · 10 -11 = 58271 eV.

Protono ir elektrono surišimo energija vandenilio atome yra 58,271 KeV.

Gautas rezultatas rodo jonizacijos energijos sampratos neteisingumą ir antrojo Bohro postulato klaidingumą: „ Šviesos emisija atsiranda, kai elektronas pereina iš stacionarios būsenos su didesne energija į stacionarią būseną su mažesne energija. Išspinduliuoto fotono energija lygi stacionarių būsenų energijų skirtumui. Protonų-elektronų poros sužadinimo procese, veikiant išoriniams veiksniams, elektronas iš protono pasislenka (nutolsta) tam tikru kiekiu, kurio didžiausią vertę lemia jonizacijos energija. Po to, kai protonų ir elektronų pora sukuria fotonus, elektronas grįžta į savo ankstesnę orbitą.

Įvertinkime didžiausio elektronų poslinkio dydį, sužadinus vandenilio atomą kokiu nors išoriniu veiksniu, kurio energija yra 13,6 eV.

Vandenilio atomo spindulys taps lygus 5,29523·10 −11, ty padidės maždaug 0,065%.

Elektrinis fotono krūvis. Pagal eterodinaminę koncepciją fotonas yra: elementarioji dalelė, kuri yra uždaras toroidinis sutankinto eterio sūkurys su toro žiediniu judesiu (kaip ratas) ir sraigto judėjimu jo viduje, vykdantis transliacinį cikloidinį judėjimą (sraigto trajektorija), kurį sukelia giroskopiniai jo momentai. nuosavas sukimasis ir sukimasis žiediniu keliu ir skirtas energijos perdavimui .

Remiantis fotono, kaip toroidinio sūkurio kūno, judančio spiraline trajektorija, struktūra, kur r γ λ – išorinis spindulys, m γ λ – masė, ω γ λ – natūralusis sukimosi dažnis, fotono elektros krūvis. gali būti pavaizduotas taip.

Norėdami supaprastinti skaičiavimus, darome prielaidą, kad eterio srauto fotono kūne ilgis r = 2π r γ λ ,

u = ω γ λ r γ λ , r 0 λ = 0,2 r γ λ – fotono kūno skerspjūvio spindulys.

q γ λ = (1/k) 1/2 ω γ λ r γ λ 2πr γ λ (m λ /V · V/2πr γ λ) 1/2 = (1/k) 1/2 ω γ λ r γ λ (m λ 2πr γ λ) 1/2 =

= (4πε 0) 1/2 ω γ λ r γ λ (m λ 2πr γ λ) 1/2 = 2π(2ε 0) 1/2 ω γ λ (m λ r 3 γ λ) 1/2,

q γ λ = 2 π (2 ε 0 ) 1/2 ω γ λ (m λ r 3 γ λ ) 1/2 . (4)

Išraiška (4) parodo paties fotono elektros krūvį, neatsižvelgiant į judėjimą apskritimu. Parametrai ε 0, m λ, r γ λ yra kvazikonstantiniai, t.y. kintamieji, kurių reikšmės kinta nežymiai (procentais) per visą fotono egzistavimo diapazoną (nuo infraraudonųjų spindulių iki gama). Tai reiškia, kad paties fotono elektros krūvis priklauso nuo sukimosi aplink savo ašį dažnio. Kaip parodyta darbe, gama fotono ω γ λ Г ir infraraudonųjų spindulių fotono ω γ λ И dažnių santykis yra ω γ λ Г /ω γ λ И ≈ 1000, o fotono vertė atitinkamai keičiasi ir nuosavas elektros krūvis. Šiuolaikinėmis sąlygomis šis dydis negali būti išmatuotas, todėl turi tik teorinę reikšmę.

Pagal fotono apibrėžimą, jis turi sudėtingą spiralinį judesį, kuris gali būti suskaidytas į judėjimą apskritimu ir tiesia linija. Norint įvertinti bendrą fotono elektros krūvio vertę, būtina atsižvelgti į judėjimą apskritimu. Tokiu atveju paties fotono elektros krūvis pasiskirsto šiuo žiediniu keliu. Atsižvelgiant į judėjimo periodiškumą, kuriame spiralinės trajektorijos žingsnis interpretuojamas kaip fotono bangos ilgis, galime kalbėti apie viso fotono elektros krūvio vertės priklausomybę nuo jo bangos ilgio.

Iš fizinės elektros krūvio esmės išplaukia, kad elektros krūvio dydis yra proporcingas jo masei, taigi ir tūriui. Taigi paties fotono elektros krūvis yra proporcingas paties fotono kūno tūriui (V γ λ). Panašiai, bendras fotono elektros krūvis, atsižvelgiant į jo judėjimą apskritimu, bus proporcingas tūriui (V λ), kuris sudarys fotoną, judantį apskritimu.

q λ = q γ λ V λ /V γ λ = q γ λ 2π 2 R λ r 2 γ λ /2π 2 Lr 3 γ λ = q γ λ R λ / L 2 r γ λ ,

q λ = q γ λ R λ / L 2 r γ λ . (5)

čia L = r 0γλ /r γλ yra fotono struktūros parametras, lygus fotono kūno skerspjūvio spindulio ir išorinio spindulio santykiui (≈ 0,2), V T = 2π 2 R r 2 yra toro tūris , R – toro generatricos sukimosi apskritimo spindulys; r yra toro apskritimo generatricos spindulys.

q λ = q γ λ R λ / L 2 r γ λ = 2π(2ε 0) 1/2 ω γ λ (m λ r 3 γ λ) 1/2 R λ / L 2 r γ λ ,

q λ = 2 π (2 ε 0 ) 1/2 ω γ λ (m λ r γ λ ) 1/2 R λ / L 2 . (6)

Išraiška (6) parodo bendrą fotono elektros krūvį. Dėl bendro elektros krūvio priklausomybės nuo geometrinių fotono parametrų, kurių reikšmės šiuo metu žinomos su didele paklaida, skaičiuojant neįmanoma gauti tikslios elektros krūvio vertės. Tačiau jo įvertinimas leidžia padaryti nemažai reikšmingų teorinių ir praktinių išvadų.

Duomenims iš darbo, t.y. esant λ = 225 nm, ω γ λ ≈ 6,6641·10 30 r/s,

m λ≈ 10–40 kg, r γ λ ≈ 10–20 m, R λ ≈ 0,179·10–16 m, L≈ 0,2, gauname viso fotono elektros krūvio vertę:

q λ = 0, 786137 ·10 -19 Cl.

Gauta 225 nm bangos ilgio fotono suminio elektros krūvio vertė gerai sutampa su R. Millikano išmatuota reikšme (1,592·10 -19 C), kuri vėliau tapo pagrindine konstanta, atsižvelgiant į faktą. kad jo reikšmė atitinka dviejų fotonų elektros krūvį. Padvigubinkite apskaičiuotą fotono elektros krūvį:

2q λ = 1,57227·10 -19 Cl,

Tarptautinėje vienetų sistemoje (SI) elementarus elektros krūvis lygus 1,602 176 6208(98) 10 −19 C. Dviguba elementariojo elektros krūvio reikšmė atsiranda dėl to, kad protonų-elektronų pora dėl savo simetrijos visada generuoja du fotonus. Šią aplinkybę eksperimentiškai patvirtina toks procesas kaip elektronų – pozitronų poros anihiliacija, t.y. abipusio elektrono ir pozitrono naikinimo procese turi laiko susidaryti du fotonai, taip pat egzistuoja tokie gerai žinomi prietaisai kaip fotodaugintuvai ir lazeriai.

Išvados. Taigi, šiame darbe parodyta, kad elektros krūvis yra pagrindinė gamtos savybė, vaidinanti svarbų vaidmenį suvokiant elementariųjų dalelių, atomų ir kitų mikropasaulio struktūrų esmę.

Eterinė-dinaminė elektros krūvio esmė leidžia pagrįsti elementariųjų dalelių struktūrų, savybių ir parametrų, kurie skiriasi nuo žinomų šiuolaikinei fizikai, aiškinimo pagrindą.

Remiantis vandenilio atomo eterio-dinaminiu modeliu ir elektros krūvio fizine esme, pateikiami apskaičiuoti protono, elektrono ir fotono elektros krūvių įverčiai.

Duomenys apie protoną ir elektroną, nes šiuo metu nėra eksperimentinio patvirtinimo, yra teorinio pobūdžio, tačiau, atsižvelgiant į klaidą, jie gali būti naudojami tiek teoriškai, tiek praktiškai.

Duomenys apie fotoną gerai sutampa su žinomų elektros krūvio dydžio matavimo eksperimentų rezultatais ir pateisina klaidingą elementaraus elektros krūvio atvaizdavimą.

Literatūra:

1. Lyamin V. S., Lyamin D. V. Fizinė elektros krūvio esmė.
2. Kasterin N. P. Pagrindinių aerodinamikos ir elektrodinamikos lygčių apibendrinimas
   (Aerodinaminė dalis). Fizinės hidrodinamikos problemos / Straipsnių rinkinys red. BSSR mokslų akademijos akademikas A.V. Lykova. – Minskas: BSSR mokslų akademijos Šilumos ir masės perdavimo institutas, 1971, p. 268-308.
3. Atsyukovskis V.A. Bendroji eterio dinamika. Materijos ir laukų struktūrų modeliavimas remiantis į dujas panašaus eterio koncepcija. Antrasis leidimas. M.: Energoatomizdat, 2003. 584 p.
4. Emelyanovas V. M. Standartinis modelis ir jo plėtiniai. - M.: Fizmatlit, 2007. - 584 p.
5. Uždaryti F. Įvadas į kvarkus ir partonus. - M.: Mir, 1982. - 438 p.
6. Akhiezer A I, Rekalo M P „Elementariųjų dalelių elektros krūvis“ UFN 114 487–508 (1974).
.
7. Fizinė enciklopedija. 5 tomuose. - M.: Tarybinė enciklopedija. Vyriausiasis redaktorius A. M. Prokhorovas. 1988 m.

Lyaminas V.S. , Lyaminas D. V. Lvovas

2 skyrius. Elektrinis laukas ir elektra

§ 2.1. Elektrinio lauko samprata. Lauko materijos nesunaikinamumas

§ 2.2. Elektros krūviai ir laukas. Nesąmoninga tautologija

§ 2.3. Krūvių judėjimas ir laukų judėjimas. Elektros srovės

§ 2.4. Dielektrikai ir jų pagrindinės savybės. Geriausias dielektrikas pasaulyje

§ 2.5. Laidininkai ir jų savybės. Mažiausias laidininkas

§ 2.6. Paprasti ir nuostabūs eksperimentai su elektra

3 skyrius. Magnetinis laukas ir magnetizmas

§ 3.1. Magnetinis laukas, atsirandantis dėl elektrinio lauko judėjimo. Magnetinio lauko charakteristikos.

§ 3.2. Magnetinės indukcijos vektoriaus srautas ir Gauso teorema

§ 3.3. Magnetinės medžiagos savybės. Labiausiai nemagnetinė medžiaga

§ 3.4. Srovę nešančio laidininko judėjimo magnetiniame lauke darbas. Magnetinio lauko energija

§ 3.5. Magnetinio lauko paradoksai

4 skyrius. Elektromagnetinė indukcija ir saviindukcija

§ 4.1. Faradėjaus elektromagnetinės indukcijos dėsnis ir jo mistika

§ 4.2. Induktyvumas ir saviindukcija

§ 4.3. Tiesios vielos gabalo indukcijos ir saviindukcijos reiškiniai

§ 4.4. Faradėjaus indukcijos įstatymo demistifikavimas

§ 4.5. Ypatingas begalinės tiesios vielos ir rėmo abipusės indukcijos atvejis

§ 4.6. Paprasti ir nuostabūs eksperimentai su indukcija

5 skyrius. Inercija kaip elektromagnetinės indukcijos pasireiškimas. Kūnų masė

§ 5.1. Pagrindinės sąvokos ir kategorijos

§ 5.2. Elementaraus krūvio modelis

§ 5.3. Modelio elementariojo krūvio induktyvumas ir talpa

§ 5.4. Elektronų masės išraiškos išvedimas iš energijos sumetimų

§ 5.5. Kintamosios konvekcijos srovės ir inercinės masės saviindukcijos EMF

§ 5.6. Nematomas dalyvis, arba Macho principo atgaivinimas

§ 5.7. Dar vienas subjektų mažinimas

§ 5.8. Įkrauto kondensatoriaus energija, „elektrostatinė“ masė ir

§ 5.9. A. Sommerfeld ir R. Feynman elektromagnetinė masė elektrodinamikoje

§ 5.10. Elektrono savaiminis induktyvumas kaip kinetinis induktyvumas

§ 5.11. Apie protonų masę ir dar kartą apie mąstymo inerciją

§ 5.12. Ar tai dirigentas?

§ 5.13. Kiek svarbi forma?

§ 5.14. Dalelių tarpusavio ir saviindukcija kaip bet kokios abipusės ir saviindukcijos apskritai pagrindas

6 skyrius. Pasaulio aplinkos elektrinės savybės

§ 6.1. Trumpa tuštumos istorija

§ 6.2. Globali aplinka ir psichologinė inercija

§ 6.3. Tvirtai nustatytos vakuuminės savybės

§ 6.4. Galimos vakuumo savybės. Uždarymo vietos

§ 7.1. Įvadas į problemą

§ 7.3. Sferinio krūvio sąveika su pagreitinto krintimo eteriu

§ 7.4. Pagreitinto eterio judėjimo šalia krūvių ir masių mechanizmas

§ 7.5. Kai kurie skaitiniai ryšiai

§ 7.6. Ekvivalentiškumo principo ir Niutono gravitacijos dėsnio išvedimas

§ 7.7. Ką ši teorija turi bendro su bendruoju reliatyvumu?

8 skyrius. Elektromagnetinės bangos

§ 8.1. Svyravimai ir bangos. Rezonansas. Bendra informacija

§ 8.2. Elektromagnetinės bangos sandara ir pagrindinės savybės

§ 8.3. Elektromagnetinių bangų paradoksai

§ 8.4. Skraidančios tvoros ir žilaplaukiai profesoriai

§ 8.5. Taigi tai ne banga... Kur banga?

§ 8.6. Ne bangų emisija.

9 skyrius. Elementarieji mokesčiai. Elektronas ir protonas

§ 9.1. Elektromagnetinė masė ir krūvis. Klausimas apie mokesčio esmę

§ 9.2. Keistos srovės ir keistos bangos. Plokščiasis elektronas

§ 9.3. Kulono dėsnis kaip Faradėjaus indukcijos dėsnio pasekmė

§ 9.4. Kodėl visi elementarieji krūviai yra vienodo dydžio?

§ 9.5. Minkštas ir klampus. Spinduliuotė pagreičio metu. Elementinio krūvio pagreitis

§ 9.6. Skaičius „pi“ arba elektrono savybės, apie kurias pamiršote pagalvoti

§ 9.7. „Reliatyvistinė“ elektrono ir kitų įkrautų dalelių masė. Kaufmano eksperimentų paaiškinimas iš krūvių prigimties

10 skyrius. Neelementarios dalelės. Neutronas. Masinis defektas

§ 10.1. Abipusė elementariųjų krūvių indukcija ir masės defektas

§ 10.2. Dalelių traukos energija

§ 10.3. Antidalelės

§ 10.4. Paprasčiausias neutrono modelis

§ 10.5. Branduolinių jėgų paslaptis

11 skyrius. Vandenilio atomas ir materijos sandara

§ 11.1. Paprasčiausias vandenilio atomo modelis. Ar viskas ištirta?

§ 11.2. Bohro postulatai, kvantinė mechanika ir sveikas protas

§ 11.3. Surišimo energijos indukcinė korekcija

§ 11.4. Atsižvelgiant į šerdies masės baigtinumą

§ 11.5. Pataisos vertės apskaičiavimas ir tikslios jonizacijos energijos vertės apskaičiavimas

§ 11.6. Alfa ir keisti sutapimai

§ 11.7. Paslaptingasis hidrido jonas ir šešių proc

12 skyrius. Kai kurie radijo inžinerijos klausimai

§ 12.1. Koncentruotas ir pavienis reaktyvumas

§ 12.2. Įprastas rezonansas ir nieko daugiau. Paprastų antenų valdymas

§ 12.3. Priėmimo antenų nėra. Superlaidumas imtuve

§ 12.4. Tinkamas sutrumpinimas veda prie sustorėjimo

§ 12.5. Apie nesamą ir nereikalingą. EZ, EH ir Korobeinikovo bankai

§ 12.6. Paprasti eksperimentai

Taikymas

P1. Konvekcinės srovės ir elementariųjų dalelių judėjimas

P2. Elektronų inercija

P3. Raudonasis poslinkis pagreičio metu. Eksperimentuokite

P4. „Skersinis“ dažnio poslinkis optikoje ir akustikoje

P5. Judantis laukas. Įrenginys ir eksperimentas

P6. Gravitacija? Tai labai paprasta!

Visas naudotos literatūros sąrašas

Pokalbis

9 skyrius. Elementarieji mokesčiai. Elektronas ir protonas

§ 9.1. Elektromagnetinė masė ir krūvis. Klausimas apie mokesčio esmę

5 skyriuje išsiaiškinome inercijos mechanizmą, paaiškinome, kas yra „inercinė masė“ ir kokie elektriniai reiškiniai bei elementariųjų krūvių savybės ją lemia. 7 skyriuje mes padarėme tą patį dėl gravitacijos reiškinio ir „gravitacinės masės“. Paaiškėjo, kad tiek kūnų inerciją, tiek gravitaciją lemia elementariųjų dalelių geometrinis dydis ir jų krūvis. Kadangi geometrinis dydis yra pažįstama sąvoka, tokie pagrindiniai reiškiniai kaip inercija ir gravitacija yra pagrįsti tik vienu mažai ištirtu subjektu - „krūviu“. Iki šiol sąvoka „mokestis“ yra paslaptinga ir beveik mistinė. Iš pradžių mokslininkai užsiėmė tik makroskopiniais krūviais, t.y. makroskopinių kūnų krūviai. Elektros tyrinėjimo moksle pradžioje buvo naudojamos idėjos apie nematomus „elektrinius skysčius“, kurių perteklius ar trūkumas lemia kūnų elektrifikaciją. Ilgą laiką diskutuota tik apie tai, ar tai vienas skystis, ar du iš jų: teigiamas ir neigiamas. Tada jie išsiaiškino, kad yra „elementarių“ krūvininkų, elektronų ir jonizuotų atomų, t.y. atomai, kuriuose yra elektrono perteklius arba trūksta elektrono. Dar vėliau buvo atrasti „elementariausi“ teigiamų krūvininkų – protonai. Tada paaiškėjo, kad yra daug „elementariųjų“ dalelių ir daugelis jų turi elektros krūvį, o pagal dydį šis krūvis visada yra

yra tam tikros minimalios aptinkamos krūvio dalies q 0 ≈ 1,602 10–19 C kartotinis. Tai

dalis buvo vadinama „elementariu krūviu“. Krūvis lemia, kiek kūnas dalyvauja elektrinėje sąveikoje, o ypač elektrostatinėje sąveikoje. Iki šiol nėra suprantamo paaiškinimo, kas yra elementarus mokestis. Bet koks samprotavimas tema, kad krūvis susideda iš kitų krūvių (pavyzdžiui, kvarkų su trupmeninių krūvių reikšmėmis), yra ne paaiškinimas, o scholastinis problemos „išliejimas“.

Pabandykime apie mokesčius galvoti patys, pasinaudodami tuo, ką jau nustatėme anksčiau. Prisiminkime, kad pagrindinis krūviams nustatytas dėsnis yra Kulono dėsnis: dviejų įkrautų kūnų sąveikos jėga yra tiesiogiai proporcinga jų krūvių dydžių sandaugai ir atvirkščiai proporcinga atstumo tarp jų kvadratui. Pasirodo, jei Kulono dėsnį gausime iš kokių nors konkrečių jau ištirtų fizinių mechanizmų, žengsime žingsnį, kad suprastume krūvių esmę. Jau sakėme, kad elementariuosius krūvius, kalbant apie sąveiką su išoriniu pasauliu, visiškai lemia jų elektrinis laukas: jo struktūra ir judėjimas. Ir jie sakė, kad po inercijos ir gravitacijos paaiškinimo elementariuose krūviuose neliko nieko, išskyrus judantį elektrinį lauką. O elektrinis laukas yra ne kas kita, kaip sutrikusios vakuumo, eterio, pleno būsenos. Na, būkime nuoseklūs ir pabandykime elektroną ir jo krūvį redukuoti į judantį lauką! Jau 5 skyriuje spėjome, kad protonas yra visiškai panašus į elektroną, išskyrus jo krūvio ženklą ir geometrinį dydį. Jei, redukuodami elektroną į judantį lauką, pamatysime, kad galime paaiškinti ir krūvio ženklą, ir dalelių krūvio dydžio nepriklausomybę nuo dydžio, tada mūsų užduotis bus baigta, bent jau pirmuoju aproksimavimu.

§ 9.2. Keistos srovės ir keistos bangos. Plokščiasis elektronas

Pirmiausia panagrinėkime itin supaprastintą modelio situaciją (9.1 pav.), kai žiedinis krūvis juda apskritimu, kurio spindulys yra r 0 . Ir tegul jis apskritai

elektra neutralus, t.y. jo centre yra priešingo ženklo krūvis. Tai vadinamasis „plokščiasis elektronas“. Neteigiame, kad tai yra tikras elektronas, tik kol kas bandome suprasti, ar įmanoma plokščiame dvimačiame korpuse gauti elektriškai neutralų objektą, prilygstantį laisvajam elementiniam krūviui. Pabandykime sukurti savo krūvį iš susijusių eterio krūvių (vakuuminis, pilnas). Apibrėžtumo sumetimais tegul žiedo krūvis yra neigiamas, o žiedas juda pagal laikrodžio rodyklę (9.1 pav.). Šiuo atveju srovė I t teka prieš laikrodžio rodyklę. Išsirinkime mažus

žiedo krūvio dq elementą ir priskirkite jam mažo ilgio dl. Akivaizdu, kad kiekvienu laiko momentu elementas dq juda tangentiniu greičiu v t ir normaliuoju pagreičiu a n. Su tokiu judėjimu galime susieti visą elemento dI srovę -

vektorinis kiekis. Šią reikšmę galima pavaizduoti kaip pastovią tangentinę srovę dI t, nuolat „sukant“ savo kryptį su srautu

laiko, tai yra pagreitintas. Tai yra, turintis normalus pagreitis dI&n. Sunkumai

Tolesnis svarstymas susijęs su tuo, kad iki šiol fizikoje daugiausia buvo svarstomos kintamos srovės, kurių pagreitis buvo toje pačioje tiesėje su pačios srovės kryptimi. Šiuo atveju situacija kitokia: srovė statmenai iki jo pagreičio. Ir ką? Ar tai paneigia anksčiau tvirtai nusistovėjusius fizikos dėsnius?

Ryžiai. 9.1. Žiedo srovė ir jos jėgos poveikis bandomajam krūviui

Kaip jos magnetinis laukas yra susietas su pačia elementaria srove (pagal Biot-Savarto-Laplaso dėsnį), taip ir elementariosios srovės pagreitis yra susijęs su elektriniu indukcijos lauku, kaip parodėme ankstesniuose skyriuose. Šie laukai išorinį krūvį q veikia jėgą F (9.1 pav.). Kadangi spindulys r 0 yra baigtinis, tai veiksmai

Dešiniosios (pagal paveikslą) žiedo pusės elementariųjų srovių negalima visiškai kompensuoti priešingu kairiosios pusės elementariųjų srovių poveikiu.

Taigi tarp žiedo srovės I ir išorinio bandymo krūvio q turi

atsiranda jėgos sąveika.

Dėl to mes nustatėme, kad galime spėlioti sukurti objektą, kuris, kaip visuma, bus visiškai elektriškai neutralus, tačiau turi žiedinę srovę. Kas yra žiedo srovė vakuume? Tai poslinkio srovė. Galite įsivaizduoti tai kaip sukamąjį susietų neigiamų (arba atvirkščiai - teigiamų) vakuuminių krūvių judesį su visais likusiais priešingais krūviais.

V centras. Jį taip pat galima įsivaizduoti kaip bendrą sukamąjį teigiamų ir neigiamų surištų krūvių judėjimą, tačiau skirtingu greičiu arba skirtingais spinduliais arba

V skirtingos pusės... Galiausiai, kad ir kaip žiūrėtume į situaciją, ji taip ir bus

redukuoti iki besisukančio elektrinio lauko E, uždaro apskritime . Taip sukuriamas magnetinis laukas B, siejamas su tuo, kad teka srovės ir papildoma, neribota kr adresu hom elektrinis laukas Eind , dėl to, kad šios srovės paspartėjo.

Būtent tai mes stebime šalia realių elementarių krūvių (pavyzdžiui, elektronų)! Štai mūsų vadinamosios „elektrostatinės“ sąveikos fenomenologija. Elektronui sukurti nereikia laisvųjų krūvių (su trupmeninėmis ar kitomis krūvio reikšmėmis). Užtenka tik surištieji vakuuminiai krūviai! Atminkite, kad pagal šiuolaikines koncepcijas fotonas taip pat susideda iš judančio elektrinio lauko ir paprastai yra elektriškai neutralus. Jei fotonas yra „sulenktas“ į žiedą, jis turės krūvį, nes jo elektrinis laukas dabar judės ne tiesiškai ir tolygiai, o pagreitintas. Dabar aišku, kaip formuojasi skirtingų ženklų krūviai: jei laukas E „žiedo modelyje“ (9.1 pav.) nukreiptas iš centro į dalelės periferiją, tai krūvis yra vieno ženklo, jei atvirkščiai. , tada iš kito. Jei atidarome elektroną (arba pozitroną), sukuriame fotoną. Iš tikrųjų, norint išsaugoti kampinį impulsą, norint paversti krūvį fotonu, reikia paimti du priešingus krūvius, juos sujungti ir galiausiai gauti du elektriškai neutralius fotonus. Šis reiškinys (naikinimo reakcija) iš tikrųjų stebimas eksperimentuose. Taigi toks yra mokestis – tai yra elektrinio lauko sukimo momentas! Toliau pabandysime atlikti formules ir skaičiavimus bei išvesti Kulono dėsnį iš indukcijos dėsnių, taikomų kintamos poslinkio srovės atveju.

§ 9.3. Kulono dėsnis kaip Faradėjaus indukcijos dėsnio pasekmė

Parodykime, kad dvimatėje (plokščiamoje) aproksimacijoje elektronas elektrostatine prasme yra lygiavertis sukamajam srovės judėjimui, kuris savo dydžiu yra lygus įkrovos srovei q 0, judančiai spinduliu r 0 greičiu. lygus šviesos greičiui c .

Tam suminę žiedinę srovę I (9.1 pav.) padaliname į elementariąsias sroves Idl, apskaičiuojame dE ind, veikiančią taške, kur yra bandomasis krūvis q, ir integruojame virš žiedo.

Taigi srovė, tekanti mūsų atveju per žiedą, yra lygi:

(9.1) I = q 0 v = q 0 c . 2 π r 0 2 π r 0

Kadangi ši srovė yra kreivinė, tai yra, pagreitinta, ji yra

kintamieji:

I. Misiučenko								Paskutinė Dievo paslaptis
			dt 2 π r				2πr

kur a yra įcentrinis pagreitis, kurį patiria kiekvienas srovės elementas judėdamas apskritimu c greičiu.

Iš kinematikos žinomą išraišką pakeitę pagreitį a = c 2, gauname: r 0

					q0 c2
			2πr		2 π r 2

Akivaizdu, kad dabartinio elemento išvestinė bus išreikšta formule:

					dl =	q0 c2	dl.
				2πr		2 π r 2

Kaip matyti iš Biot-Savart-Laplace dėsnio, kiekvienas srovės elementas Idl sukuria "elementarų" magnetinį lauką taške, kuriame yra bandomasis krūvis:

(9,5) dB =			I[ dl , rr ]

Iš 4 skyriaus žinoma, kad kintamasis elementariosios srovės magnetinis laukas sukuria elektrinį:

(9.6) dE r = v r B dB r =						μ 0
							I[dl,r]

Dabar į šią išraišką pakeiskime elementarios apskritimo srovės išvestinės reikšmę iš (9.4):

									dl nuodėmės (β)
		dE =
						2 π r 2

Belieka integruoti šiuos elementarius elektrinio lauko stiprumus išilgai srovės kontūro, ty per visus dl, kuriuos nustatėme apskritime:

				q0 c2	nuodėmė (β)				r 2 ∫	nuodėmė (β)
	E = ∫ dE = ∫ 8 π			2 π r 2		dl =	16 π 2 ε				dl.

Nesunku pastebėti (9.1 pav.), kad integravimas per kampus duos:

(9.9) ∫	nuodėmė (β)				4 π r 2
		dl = 2 π r0	r 2 0		r 2 0 .

Atitinkamai, bendra indukcijos E ind elektrinio lauko stiprio vertė iš mūsų kreivinės srovės taške, kur yra bandomasis krūvis, bus lygi.

Iki XX amžiaus pradžios mokslininkai manė, kad atomas yra mažiausia nedaloma materijos dalelė, tačiau tai pasirodė klaidinga. Tiesą sakant, atomo centre yra jo branduolys su teigiamai įkrautais protonais ir neutraliais neutronais, o neigiamo krūvio elektronai sukasi orbitose aplink branduolį (šį atomo modelį 1911 m. pasiūlė E. Rutherfordas). Pastebėtina, kad protonų ir neutronų masės yra beveik lygios, tačiau elektrono masė yra apie 2000 kartų mažesnė.

Nors atome yra ir teigiamai, ir neigiamai įkrautų dalelių, jo krūvis yra neutralus, nes atomas turi tiek pat protonų ir elektronų, o skirtingai įkrautos dalelės viena kitą neutralizuoja.

Vėliau mokslininkai išsiaiškino, kad elektronai ir protonai turi vienodą krūvį, lygų 1,6 10 -19 C (C yra kulonas, elektros krūvio vienetas SI sistemoje.

Ar kada susimąstėte apie klausimą – koks elektronų skaičius atitinka 1 C krūvį?

1/(1,6·10-19) = 6,25·10 18 elektronų

Elektros energija

Elektros krūviai veikia vienas kitą, o tai pasireiškia forma elektrinė jėga.

Jei kūne yra elektronų perteklius, jis turės bendrą neigiamą elektros krūvį, ir atvirkščiai – jei yra elektronų trūkumas, kūnas turės bendrą teigiamą krūvį.

Analogiškai su magnetinėmis jėgomis, kai panašaus krūvio poliai atstumia, o priešingai įkrauti poliai traukia, elektros krūviai elgiasi panašiai. Tačiau fizikoje neužtenka vien kalbėti apie elektros krūvio poliškumą, svarbi jo skaitinė reikšmė.

Norint sužinoti tarp įkrautų kūnų veikiančios jėgos dydį, reikia žinoti ne tik krūvių dydį, bet ir atstumą tarp jų. Visuotinės gravitacijos jėga jau buvo svarstyta anksčiau: F = (Gm 1 m 2)/R 2

• m 1, m 2- kūno masės;
• R- atstumas tarp kūnų centrų;
• G = 6,67 10 -11 Nm 2 /kg- universali gravitacinė konstanta.

Laboratorinių eksperimentų dėka fizikai išvedė panašią elektros krūvių sąveikos jėgos formulę, kuri buvo vadinama Kulono dėsnis:

F = kq 1 q 2 /r 2

• q 1, q 2 - sąveikaujantys krūviai, matuojami C;
• r – atstumas tarp krūvių;
• k - proporcingumo koeficientas ( SI: k=8,99·10 9 Nm 2 Cl 2; SSSE: k=1).

• k=1/(4πε 0).
• ε 0 ≈8,85·10 -12 C 2 N -1 m -2 - elektrinė konstanta.

Pagal Kulono dėsnį, jei du krūviai turi tą patį ženklą, tai tarp jų veikianti jėga F yra teigiama (krūviai atstumia vienas kitą); jei krūviai turi priešingus ženklus, veikianti jėga yra neigiama (krūviai traukia vienas kitą).

Kokia milžiniška yra 1 C krūvio jėga, galima spręsti pagal Kulono dėsnį. Pavyzdžiui, jei darysime prielaidą, kad du krūviai, kurių kiekvienas yra 1 C, yra išdėstyti 10 metrų atstumu vienas nuo kito, jie atstums vienas kitą jėga:

F = kq 1 q 2 /r 2 F = (8,99 10 9) 1 1 / (10 2) = -8,99 10 7 N

Tai gana didelė jėga, maždaug panaši į 5600 tonų masę.

Dabar naudokime Kulono dėsnį, kad išsiaiškintume, kokiu tiesiniu greičiu elektronas sukasi vandenilio atome, darant prielaidą, kad jis juda apskrita orbita.

Pagal Kulono dėsnį elektrostatinė jėga, veikianti elektroną, gali būti prilyginama įcentrinei jėgai:

F = kq 1 q 2 /r 2 = mv 2 /r

Atsižvelgdami į tai, kad elektrono masė yra 9,1·10 -31 kg, o jo orbitos spindulys = 5,29·10 -11 m, gauname reikšmę 8,22·10 -8 N.

Dabar galime rasti tiesinį elektrono greitį:

8,22·10-8 = (9,1·10-31)v 2 /(5,29·10-11) v = 2,19·10 6 m/s

Taigi vandenilio atomo elektronas sukasi aplink savo centrą maždaug 7,88 mln. km/h greičiu.

Atomas yra mažiausia cheminio elemento dalelė, išlaikanti visas savo chemines savybes. Atomas susideda iš branduolio, turinčio teigiamą elektros krūvį, ir neigiamai įkrautų elektronų. Bet kurio cheminio elemento branduolio krūvis lygus Z ir e sandaugai, kur Z – šio elemento eilės numeris periodinėje cheminių elementų sistemoje, e – elementariojo elektros krūvio reikšmė.

Elektronas yra mažiausia medžiagos dalelė, turinti neigiamą elektros krūvį e=1,6·10 -19 kulonų, paimta kaip elementarus elektros krūvis. Elektronai, besisukantys aplink branduolį, yra elektronų apvalkaluose K, L, M ir kt. K yra arčiausiai branduolio esantis apvalkalas. Atomo dydį lemia jo elektroninio apvalkalo dydis. Atomas gali prarasti elektronus ir tapti teigiamu jonu arba įgyti elektronų ir tapti neigiamu jonu. Jono krūvis lemia prarastų arba įgytų elektronų skaičių. Neutralaus atomo pavertimo įkrautu jonu procesas vadinamas jonizacija.

Atomo branduolys(centrinė atomo dalis) susideda iš elementariųjų branduolinių dalelių – protonų ir neutronų. Branduolio spindulys yra maždaug šimtą tūkstančių kartų mažesnis už atomo spindulį. Atomo branduolio tankis itin didelis. Protonai- tai stabilios elementarios dalelės, turinčios vieną teigiamą elektros krūvį ir 1836 kartus didesnę už elektrono masę. Protonas yra lengviausio elemento – vandenilio – atomo branduolys. Protonų skaičius branduolyje yra Z. Neutronas yra neutrali (neturinti elektros krūvio) elementarioji dalelė, kurios masė labai artima protono masei. Kadangi branduolio masė susideda iš protonų ir neutronų masės, neutronų skaičius atomo branduolyje yra lygus A - Z, kur A yra tam tikro izotopo masės skaičius (žr.). Protonai ir neutronai, sudarantys branduolį, vadinami nukleonais. Branduolys nukleonus jungia specialios branduolinės jėgos.

Atomo branduolyje yra didžiulis energijos rezervas, kuris išsiskiria branduolinių reakcijų metu. Branduolinės reakcijos atsiranda, kai atomo branduoliai sąveikauja su elementariosiomis dalelėmis arba su kitų elementų branduoliais. Dėl branduolinių reakcijų susidaro nauji branduoliai. Pavyzdžiui, neutronas gali virsti protonu. Šiuo atveju iš branduolio išmetama beta dalelė, t.y. elektronas.

Protono perėjimas į neutroną branduolyje gali būti vykdomas dviem būdais: arba dalelė, kurios masė lygi elektrono masei, bet turi teigiamą krūvį, vadinama pozitronu (pozitronų skilimas), branduolys, arba branduolys užfiksuoja vieną iš elektronų iš arčiausiai jo esančio K apvalkalo (K -pagavimas).

Kartais susidaręs branduolys turi energijos perteklių (yra sužadintos būsenos) ir, grįžęs į normalią būseną, išskiria energijos perteklių labai trumpo bangos ilgio elektromagnetinės spinduliuotės pavidalu. Branduolinių reakcijų metu išsiskirianti energija praktiškai naudojama įvairiose pramonės šakose.

Atomas (gr. atomos – nedalomas) yra mažiausia cheminio elemento dalelė, turinti savo chemines savybes. Kiekvienas elementas yra sudarytas iš tam tikro tipo atomų. Atomas susideda iš branduolio, turinčio teigiamą elektros krūvį, ir neigiamai įkrautų elektronų (žr.), sudarančių jo elektronų apvalkalus. Branduolio elektrinio krūvio dydis lygus Z-e, kur e yra elementarus elektros krūvis, kurio dydis lygus elektrono krūviui (4,8·10 -10 elektrinių vienetų), o Z yra šio elemento atominis skaičius periodinė cheminių elementų lentelė (žr. .). Kadangi nejonizuotas atomas yra neutralus, jame esančių elektronų skaičius taip pat lygus Z. Branduolio sudėtis (žr. Atomo branduolį) apima nukleonus, elementariąsias daleles, kurių masė maždaug 1840 kartų didesnė už elektrono masę. (lygus 9,1 10 - 28 g), protonai (žr.), teigiamai įkrauti, ir neutronai, neturintys krūvio (žr.). Nukleonų skaičius branduolyje vadinamas masės skaičiumi ir žymimas raide A. Protonų skaičius branduolyje, lygus Z, lemia į atomą patenkančių elektronų skaičių, elektronų apvalkalų struktūrą ir cheminę medžiagą. atomo savybės. Neutronų skaičius branduolyje yra A-Z. Izotopai yra to paties elemento atmainos, kurių atomai skiriasi vienas nuo kito masės skaičiumi A, bet turi tą patį Z. Taigi to paties elemento skirtingų izotopų atomų branduoliuose yra skirtingas skaičius neutronų, turinčių tą patį. protonų skaičius. Žymint izotopus virš elemento simbolio rašomas masės skaičius A, o žemiau – atominis skaičius; Pavyzdžiui, deguonies izotopai žymimi:

Atomo matmenys nustatomi pagal elektronų apvalkalų matmenis ir visiems Z yra 10 -8 cm dydžio reikšmė. Kadangi visų atomo elektronų masė kelis tūkstančius kartų mažesnė už branduolio masę. , atomo masė yra proporcinga masės skaičiui. Tam tikro izotopo atomo santykinė masė nustatoma atsižvelgiant į anglies izotopo C12 atomo masę, imama 12 vienetų, ir vadinama izotopų mase. Pasirodo, jis artimas atitinkamo izotopo masės skaičiui. Cheminio elemento atomo santykinė masė yra vidutinė (atsižvelgiant į tam tikro elemento izotopų santykinį gausumą) izotopų masės vertė ir vadinama atomine svoriu (mase).

Atomas yra mikroskopinė sistema, o jo struktūrą ir savybes galima paaiškinti tik naudojant kvantinę teoriją, sukurtą daugiausia XX amžiaus 20-ajame dešimtmetyje ir skirta apibūdinti reiškiniams atominiu mastu. Eksperimentai parodė, kad mikrodalelės – elektronai, protonai, atomai ir kt., be korpuskulinių, turi banginių savybių, pasireiškiančių difrakcija ir interferencija. Kvantinėje teorijoje mikroobjektų būklei apibūdinti naudojamas tam tikras bangų laukas, apibūdinamas bangine funkcija (Ψ-funkcija). Ši funkcija nustato galimų mikroobjekto būsenų tikimybes, t.y., charakterizuoja potencialias tam tikrų jo savybių pasireiškimo galimybes. Funkcijos Ψ kitimo erdvėje ir laike dėsnis (Schrodingerio lygtis), leidžiantis rasti šią funkciją, kvantinėje teorijoje atlieka tą patį vaidmenį kaip ir Niutono judėjimo dėsniai klasikinėje mechanikoje. Išsprendus Šriodingerio lygtį daugeliu atvejų atsiranda atskirų galimų sistemos būsenų. Taigi, pavyzdžiui, atomo atveju gaunama elektronų bangų funkcijų serija, atitinkanti skirtingas (kvantuotas) energijos vertes. Atominės energijos lygių sistema, apskaičiuota kvantinės teorijos metodais, gavo puikų spektroskopijos patvirtinimą. Atomo perėjimas iš pagrindinės būsenos, atitinkančios žemiausią energijos lygį E 0, į bet kurią iš sužadintų būsenų E i įvyksta sugėrus tam tikrą energijos dalį E i - E 0 . Sužadintas atomas pereina į mažiau sužadintą arba pagrindinę būseną, dažniausiai išspindėdamas fotoną. Šiuo atveju fotono energija hv lygi atomo energijų skirtumui dviejose būsenose: hv = E i - E k čia h Planko konstanta (6,62·10 -27 erg·sek), v dažnis šviesos.

Be atomų spektrų, kvantinė teorija leido paaiškinti ir kitas atomų savybes. Visų pirma buvo paaiškinta valentingumas, cheminių ryšių prigimtis ir molekulių struktūra, sukurta periodinės elementų lentelės teorija.