هل الفوتون إلكترون: كل ما تحتاج إلى معرفته


الفوتون هو جسيم عديم الكتلة لا يظهر كتلة ولكنه يحمل طاقة بينما الإلكترونات عبارة عن جسيم سالب الشحنة وله بعض الكتلة. دعونا نناقش ما إذا كان الفوتون إلكترونًا.

على الرغم من أن الفوتون يتولد عندما تنبعث الإلكترونات من الطاقة أثناء الانتقال من مستويات طاقة أعلى إلى أقل مما يعطي الطاقة على شكل فوتونات ، إلا أن الفوتون ليس إلكترونًا ولكنه يمكن أن يحمل الطاقة إلى الإلكترون.

هل يمكن للفوتون أن يصبح إلكتروناً؟

من المؤكد أن الفوتون لا يمكن أن يصبح إلكترونًا ولكن يمكنه توفير الطاقة للإلكترون للقفز من مستويات طاقة منخفضة إلى أعلى.

إذا كانت طاقة الفوتون أكبر من طاقة التأين للذرة ، فيمكن للفوتون الساقط أن يكسر التجاذب بين الإلكترون ونواة الذرة التي تطلق الإلكترون بحرية.

ينتج عن فقدان الإلكترون من الذرة الأيون ومن ثم يطلق عليه عملية التأين. ينقل الفوتون الطاقة فقط إلى هذا الإلكترون الهارب ولكن ليس صحيحًا أن الفوتون يتحول إلى إلكترون.

هل تتكون الإلكترونات من فوتونات؟

يُقال أن الفوتون عالي التردد ظهر في تكوين الإلكترونات والبلازما من الكواركات والغلونات أثناء الانفجار العظيم.

تصدر الإلكترونات التي تنتج المجال الكهرومغناطيسي فوتونات تعطي الطاقة التي يكتسبها المجال. تتكون الفوتونات من طاقة الإلكترون. عندما تتلقى الإلكترونات الطاقة فإنها تظهر انتقالات إلكترونية تنبعث منها الطاقة الإضافية.

يُرى الضوء في الكون بسبب انتقال الفوتونات في الموجات الكهرومغناطيسية التي تحمل حزمة الطاقة. هذا بسبب تفاعل الانشطار والاندماج الذي تراه الإلكترونات.

هل الفوتون أصغر من الإلكترون؟

الكتلة الباقية للفوتون هي صفر لكنه يتحرك بسرعة تساوي سرعة الضوء بينما الكتلة الباقية للإلكترون تساوي 9.1 * 10-31k

كائن الفوتون هو جسيم عديم الكتلة يتحرك بسرعة عالية وعلى العكس من ذلك ، فإن سرعة الإلكترون منخفضة مقارنة بالفوتون الذي ينتشر بطاقة ضخمة.

الطول الموجي للفوتون دي برولي هو

الطول الموجي D'Broglie للإلكترون إذا كانت السرعة حوالي 0.9c إذن

يختلف الطول الموجي للإلكترون بناءً على التكوين الذري والطاقة التي يكتسبها الإلكترون. كلما زاد حجم الذرة ، كان طولها الموجي أصغر.

وجد أن الطول الموجي للإلكترون أصغر من الفوتون. هذا يرجع إلى حقيقة أن الإلكترون أكبر من الفوتون.

هل ينبعث الفوتون من الإلكترون؟

تتفاعل الإلكترونات أيضًا مع جسيمات الكوارك لإنتاج البروتونات والنيوترونات

يعطي الإلكترون الفوتون بعيداً عندما يقفز من مستوى الطاقة الأعلى إلى حالة الطاقة المنخفضة ، مما يعطي طاقته للفوتون المنبعث.

يُحسب الطول الموجي للفوتون المنبعث باستخدام الصيغة

حيث R هو ثابت Rydberg ، Z هو الذري لا. و ن1 و ن2 هي الأرقام المدارية التي يحدث فيها الانتقال.

هل يمكن للإلكترون الحر أن يصدر فوتونًا؟

يمكن للإلكترون الحر أن يصدر فوتونًا إذا امتص الإلكترون الطاقة بشكل ما.

يمكن أن يرتبط هذا الإلكترون ببعض الجسيمات الأخرى لأنه في حركة عشوائية حرة ويمكن أن ينبعث منه الفوتون. عند التفاعل مع بعض الجسيمات النشطة الأخرى ، فإنها تتلقى الطاقة الإضافية التي تنبعث على شكل فوتون.

إذا كان الفوتون مرتبطًا تمامًا بالإلكترون الحر ، فيمكن أن تصبح سرعة الإلكترون مساوية لسرعة الضوء.

تفاعل الفوتون والإلكترون

يحتوي الفوتون على "p" و "E" وإذا تفاعل مع إلكترون نحصل على تأثير تشتت كومبتون. نظرًا لأن الفوتون الوارد من الطول الموجي λ يقع على الإلكترون ، يتم إعطاء جزء من طاقته للإلكترون وينتثر مرة أخرى بطاقة منخفضة وبالتالي يزيد طول موجته.

هو الفوتون إلكترون
نثر كومبتون

هذا نوع من التشتت غير المرن لأن الطول الموجي للضوء الساقط يختلف عن الضوء المنتثر وتقل الطاقة أيضًا. تعطى المعادلة هذا التغيير في الطول الموجي

أين θ هي زاوية صنعها الجسيم المتناثر.

ثانيًا ، يمكن أيضًا رؤية تفاعل الفوتون الإلكتروني في التأثير الكهروضوئي. يحدث هذا التأثير عندما تصادف الفوتونات شديدة النشاط مجموعة الذرات.

إذا حصل الإلكترون طاقة أكبر من ملزمة لها الطاقة ثم تفصلها عن الغلاف الداخلي للذرة. هذا يسمى الآن فوتوإلكترون.

التأثير الكهروضوئي؛ حقوق الصورة: ويكيبيديا

الطاقة الحركية التي يكتسبها الإلكترون الضوئي المنبعث تساوي طاقة الفوتون مطروحًا منها طاقة الارتباط للإلكترون المنبعث. يخلق انبعاث الإلكترونات من الغلاف الداخلي للذرة مساحة شاغرة في الغلاف يملأها الإلكترون في الغلاف القريب.

يعني انتقال الإلكترون من مدار طاقة أعلى إلى مدار طاقة أقل أن طاقة الإلكترون يجب أن تنخفض وأن هذه الطاقة تنبعث من الفوتون الذي ينتج الأشعة السينية.

فرق الفوتون والإلكترون

الفوتون عبارة عن كمية من الطاقة عديمة الكتلة ، وكتلة سكونه تساوي صفرًا بينما كتلة الإلكترون تساوي

. تنتقل الفوتونات بسرعة الضوء بينما يستحيل على الإلكترونات أن تتحرك بسرعة الضوء.

الفوتون ليس له شحنة بينما الإلكترون الذي نعرفه مشحون سالب. يُظهر الفوتون المزيد من أحرف الموجة بينما يُظهر الإلكترون المزيد من خصائص الجسيمات.

الفوتون عبارة عن حزمة من الطاقة ويكتسب كتلة تساوي E / c2 لأنه ينتقل بسرعة الضوء ولديه طاقة وزخم. يتم تحويل طاقة الفوتون إلى كتلة أثناء الانتشار بسرعة الضوء ، ومن ثم وجد أنه يُظهر سلوك الجسيم أيضًا.

الطول الموجي للفوتون والإلكترون

سرعة الجسيم تتناسب طرديا مع طول موجته بالمعادلة ، v = fλ وفقًا لذلك ، يجب أن يكون الطول الموجي للفوتون أكبر من الإلكترون.

إذا كان لكل من الفوتون والإلكترون طاقة 1ev ، فما الفرق في الطول الموجي لكليهما ، دعونا نحسب ونفهم نفس الشيء.

يسافر الفوتون بسرعة الضوء ومن ثم يمكن قياس طاقة الفوتون باستخدام المعادلة ،

E = كمبيوتر لأن طاقة الفوتون ترجع إلى مصطلح الزخم فقط.

علاوة على ذلك يمكننا أن نكتب ،

حيث h هو ثابت بلانك ، و c هي السرعة ، وp هو الطول الموجي للفوتون.

ومن ثم ، بناءً على ذلك يمكننا قياس الطول الموجي للفوتون كـ

الآن دعونا نجد الطول الموجي للإلكترون بطاقة 1eV.

طاقة الإلكترون

حيث يمكن إيجاد الطول الموجي للإلكترون باستخدام الصيغة

ومن ثم استنتج أن الطول الموجي للفوتون أكبر من الطول الموجي للإلكترون.

كتلة الفوتون والإلكترون

على الرغم من أن الفوتون لديه الزخم فهو عبارة عن كمية من الطاقة عديمة الكتلة. وفقًا للنظرية النسبية ، فإن الطاقة التي يمتلكها الفوتون هي E = pc بسبب الزخم وعندما يكون في حالة حركة فإن كتلة الفوتون تعادل E / ج2

تتغير كتلة الإلكترون عندما يتحرك باستخدام الطاقة الحركية. الكتلة النسبية للإلكترون المتحرك هي

أين

تم حساب كتلة الإلكترون باستخدام ثابت ريدبيرج

حيث α هو ثابت هيكل دقيق يقاس من التحليل الطيفي

وهكذا نحصل على الكتلة المتبقية من الإلكترون باستخدام هذه المعادلة

تم العثور على 9.1 * 10-31kg

طاقة الفوتون والإلكترون

ترتبط طاقة أي جسيم ارتباطًا مباشرًا بتكرار حدوثه وتعطى بواسطة

ه = حγ

حيث h هو ثابت بلانك و تردد.

γ = ت / λ

منذ ذلك الحين ، سرعة الفوتون تساوي c ، إذن

E = ح / ج

اعتمادًا على الطول الموجي للضوء ، يمكننا تحديد الطاقة المرتبطة بالفوتون الذي ينبعث منه الضوء.

تختلف طاقة الإلكترون اعتمادًا على الطاقة التي يمسكها الإلكترون للانتقال إلى مستوى طاقة أعلى أو يتم منح الطاقة الإجمالية لتحتل حالة طاقة أقل من الحالة الحالية.

يتم الحفاظ على زخم الجسيم ويمكن حساب طاقة الإلكترون باستخدام الصيغة E = p2/ 2 م. عندما يقفز الإلكترون من مستوى إلى آخر ، يمكن حساب الطاقة المفقودة أو المكتسبة من خلال معرفة التباين في تردد الإلكترون ΔE = hγΔ

ما هي نسبة الطول الموجي للإلكترون والفوتون؟

الطول الموجي للإلكترون هو λe = h / √2m / E بينما نسبة الفوتون هي h / √2m / E

نسبة الطول الموجي للإلكترون والفوتون تساوي الجذر التربيعي للطاقة الكلية بمقدار ضعف كتلة الإلكترون مضروبة في معكوس سرعة الفوتون.

ما الطول الموجي للإلكترون بطاقة 0.511MeV؟

معطى: ه = 0.511 إم إي

م = 9.1 * 10-31kg

نملك،

الطول الموجي للإلكترون هو 1.72pm.

استنتاج-

الفوتونات هي حزم الطاقة التي تتحرك في الموجة الكهرومغناطيسية بينما يُظهر الإلكترون ازدواجية في الطبيعة وله كتلة. يعطي انتقال الإلكترون من مستويات طاقة أعلى إلى مستويات طاقة أقل للفوتون الذي يحمل الطاقة الإضافية المنبعثة من الإلكترون.

أكشيتا ماباري

مرحبًا ، أنا أكشيتا ماباري. لقد حصلت على ماجستير. في الفيزياء. لقد عملت في مشاريع مثل النمذجة العددية للرياح والأمواج أثناء الإعصار ، وفيزياء اللعب وآلات التشويق الآلية في مدينة الملاهي على أساس الميكانيكا الكلاسيكية. لقد تابعت دورة تدريبية حول Arduino وأنجزت بعض المشاريع الصغيرة على Arduino UNO. أحب دائمًا استكشاف مناطق جديدة في مجال العلوم. أنا شخصياً أعتقد أن التعلم يكون أكثر حماساً عندما يتعلم بالإبداع. بصرف النظر عن هذا ، أحب القراءة ، والسفر ، والعزف على الجيتار ، وتحديد الصخور والطبقات ، والتصوير ، ولعب الشطرنج. اتصل بي على LinkedIn - LinkedIn.com/in/akshita-mapari-b38a68122

آخر المقالات

رابط إلى هيكل وخصائص NaOH Lewis: 17 حقائق كاملة

هيكل وخصائص NaOH Lewis: 17 حقائق كاملة

هيدروكسيد الصوديوم عبارة عن قاعدة غير عضوية قوية ذات كتلة مولية 40 جم / مول. دعونا نناقش المزيد من هيدروكسيد الصوديوم في المقالة التالية. NaOH عبارة عن قاعدة معدنية قلوية ، لذا فإن طبيعة القاعدة قوية جدًا. إنه أيوني ...