Квантоводинамическая теория электрона




Скачать 86.85 Kb.
НазваниеКвантоводинамическая теория электрона
Дата конвертации23.04.2013
Размер86.85 Kb.
ТипДокументы
КВАНТОВОДИНАМИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОНА

Скибинский Л.П.

Явление фотоэлектрического эффекта (ФЭ) было открыто Герцем еще в 1887 г., но согласованной его теории с конкретной моделью атома нет и в настоящее время. Отсутствие такой теории привело к развитию в течение двадцатого столетия ошибочной квантовомеханической теории, основанной на точечной модели электрона и планетарной модели атома. Эмпирические законы ФЭ и его теория позволяют установить основные свойства моделей атома и электрона.

В 1905 г. А.Эйнштейн.[8] предложил формулу для ФЭ без учёта конкретной модели атома.

(1)

( h – постоянная Планка; ν – частота кванта; A - работа выхода электрона из атома; meмасса электрона; v1 скорость электрона после выхода электрона из атома).

Только в 1913 Н.Бор создал квантоводинамическую (КД) теорию планетарного атома водорода [1].

Из этой теории следует, что полная энергия электрона в атоме водорода составляет

(2)

(– кинетическая и потенциальная энергии электрона на n орбите в атоме; скорость электрона на n орбите; e – заряд электрона; εο– электрическая постоянная;–радиус n орбиты).

Тогда формула для ФЭ, которая согласуется с законами сохранения энергии в атомной физике, должна быть

(3)

(Wkn – кинетическая энергия электрона после ионизации атома).

Работу выхода электрона из атома выполняет квант света, который сообщает электрону кинетическую энергию

(4).

В формулу (3) не должна входить энергия кванта света потому, что квант света элементарен и его энергия неделима. Она превращается в кинетическую энергию электрона, которую он может расходовать на различные взаимодействия в атоме.

Согласно формуле (3), скорость электрона после ионизации планетарного атома водорода в основном энергетическом состоянии квантом света с энергией 13,6 эВ (равной работе выхода электрона из атома) должна составлять ~ 2,187·106 м/с. Эту скорость он имеет на первой разрешённой орбите. Однако это противоречит опытным данным по ФЭ.

Обычно работа выхода электронов из атомов не превышает энергии потенциала их ионизации. Поэтому, при энергии кванта света, которая равна энергии потенциала ионизации атома (красная граница ФЭ), электроны выходят из атомов практически с нулевыми скоростями.

Этот опытный факт указывает на несостоятельность планетарных моделей атомов и квантово-статистического (КС) описания атомных процессов (де Бройль [9], Гейзенберг [10], Шрёдингер [11]). Он указывает и на то, что электрон в атоме в основном состоянии не имеет кинетической энергии, что атом представляет собой электростатическую сиcтему, и что такая система исключает точечную модель электрона и его КС законы движения (П.Дирак [2]).

Согласно этим законам, спин имеет квантовую природу и не связан с движением элементарной частицы как целого.

Отсутствие взаимосвязи спина элементарной частицы с ее массой и радиусом указывает на неполноту КС законов движения и на неопределённость величины ее спина, а не на недостаток воображения нормальной человеческой логики.

На эту проблему указывал и Л.Б.Окунь: «Спин является ключевым и до конца еще непонятым свойством материи» [3].

П.Дирак тоже считал, что внутреннее движение частиц должно быть их обязательным свойством и относил физическую природу спина частиц к этому движению.

Без решения этой проблемы нельзя сформулировать понятие частицы и построить логически совершенную теорию элементарных частиц.

Одну из альтернатив квантовой механике (КМ) предложил Д.Бом. Он построил КМ теорию, без принципа неопределённостей Гейзенберга, но с корпускулярно-волновым дуализмом де Бройля и волновыми функциями Шрёдингера, которые являются главными источниками парадоксов в КМ. Они надёжно закрепились в КМ после «открытия» волновых свойств электронов.

В действительности опыты по дифракции электронов не являются экспериментальным подтверждением корпускулярно-волновой гипотезы де

Бройля

(5)

(где Ve–скорость движения электрона в веществе). В природе не существует возможности движения электронов в веществе с постоянной скоростью. Электроны тормозятся в нём и создают тормозное электромагнитное излучение. Спектр этого излучения содержит все длины волн больше

(6),

где Δφ = (φ1–φ2) – разность потенциалов.

Легко увидеть, что λd находится в этом спектре длин волн. Поэтому не возникает сомнений, что именно этим излучением создавались дифракционные картины и распределялись фотоэлектроны в опытах Девиссона и Джермера [14], Томсона [15], Тартаковского и других физиков.

Было бы очень полезно повторить такой опыт, но в изменённом виде. Это изменение должно состоять в том, чтобы электроны, которые идут на фотопластину или люминесцирующий экран, проходили через отклоняющее электрическое поле и вообще не попадали на нее.

Предвидеть результаты такого опыта не представляет большой труднос-ти. Дифракционные картины должны остаться прежними.

КМ в этом случае предсказывает противоположный результат. Дифракционные картины должны отсутствовать.

Осуществление такого эксперимента в настоящее время не представляет большой сложности.

Первые попытки КД описания элементарных частиц и их структуры были сделаны И.Л.Герловиным [4] в его теории расслоённого пространства. Эта теория создала проблему наблюдаемости КМ характеристик элементарных частиц.

Поэтому удовлетворительной теории электрона и других элементарных частиц в настоящее время нет.

Однако эти проблемы решаются фундаментальным соотношением для спина электрона

(7) (ће = 1,0558116·10–34 Дж•с – спин электрона; c – скорость света в вакууме; λе = 3,86606·10–13 м – комптоновская длина волны электрона или его радиус).

Согласно этому соотношению, электрон представляет собой кольцо радиуса λе, вращающееся с угловой скоростью

(8)

и циклической частотой

= 1,2341592·1020 Гц. (9)

Тогда, умножая левые и правые части равенства (7) на (8) и комбинируя с (9), после простых преобразований получим все возможные выражения для энергии покоя электрона

(10).

Таким образом, энергия покоя электрона равна его энергии вращения.

Еще до вывода этих соотношений Л.Бриллюэн писал [5]: «Мы не берёмся объяснять смысл этих соотношений. Они для нас мало понятны. Ни одна теория (по крайней мере, в настоящее время) не в состоянии объяснить нам, почему эти соотношения именно такие и как их можно понять»

Эти соотношения и модель электрона позволяют рассчитать ряд его КМ и электродинамических (ЭД) характеристик.

Потенциальную энергию электрического поля

5,967567•10–16Дж (11).

Получить новое точное выражение для магнитного момента электрона.

Отношение заряда кольцевого электрона к периоду его вращения вокруг оси представляет собой силу тока

=19,773565А (12).

Тогда магнитный момент электрона и магнетона Бора будет

=9,2848333•10–24 Дж / Т (13)

( se = πλе2 – площадь контура кольцевого тока электрона).

Это значение магнитного момента кольцевого электрона точно совпадает с экспериментально измеренным.

Тогда магнитная индукция в центре кольцевого электрона должна быть

= 3,2136247•107 Вб / м2 (14)

( μ0 = 1,256637·10–6 Гн·м–1– магнитная постоянная), а его энергия магнитного поля должна составлять

= 2,9837969 •10–16 Дж (15).

Эта КД модель электрона согласуется и с эмпирическими данными, которые доказывают, что электрон не имеет внутренней структуры. Она объясняет и отсутствие квантовых энергетических уровней в атоме водорода ниже первого. КД модель электрона объясняет и его пассивность в сильном взаимодействии. Она согласуется и с постоянной Авогадро, (радиус атома любого химического элемента не может превышать радиуса электрона, поэтому количество их в одном моле, есть величина постоянная).

Из этой модели электрона следует и условие его динамической устойчивости

(16)

( α – постоянная тонкой структуры).

Из этого условия следует невозможность существования виртуальных процессов спонтанного рождения и уничтожения электрон-позитронных пар в дираковской модели вакуума.

Более того, существование бета- и антибета-распадов ядер дают основания считать, что электрон и бета-частица не одинаковые. В них одинаковые только заряды и массы. Все остальные КМ характеристики разные. В электрона нет античастицы. Античастицу имеет только бета-частица.

Разработанная КД модель электрона позволяет разработать и КД электростатическую модель атома водорода и других атомов химических элементов таблицы Менделеева.

В 1993-1994 г.г. Л.П.Скибинский предложил КД теории электрона и атома водорода с С-моделью (она подобна модели планеты Сатурн) [6,7].

В С-модели электрон находится на основном энергетическом уровне с энергией связи –13,6 эВ и не имеет кинетической энергии. Он приобретает ее только при поглощении кванта света. При поглощении электроном кванта света с энергией 13,6 эВ (красная граница ФЭ) атом водорода ионизируется и его скорость должна быть близка к нулю.

С-модель атома водорода хорошо согласуется с опытными данными по ФЭ и формулой (3), которая выражает ее законы сохранения для основного и возбуждённого состояний.


ВЫВОДЫ

Квантовдинамическая теория электрона открывает перспективы для создания единой КД теории элементарных частиц.

Эта теория впервые доказала, что в природе нет корпускулярно-волнового дуализма, и что КС теории логически противоречивые.

С точки зрения этой теории, в микромире не существует явления захвата электронов ядрами - К–захвата.

Эта теория изменяет представления о физическом вакууме и механизме электромагнитного взаимодействия.

Атом водорода должен представлять собой С-модель, в которой устраняется ЭД проблема стабильности.

Неактуальными становятся и ускорители высоких энергий электронов. Электроны не могут использоваться для изучения структуры ядра из-за большого их томсоновского сечения

Эта теория указывает на необходимость разработки новой теории атомов таблицы химических элементов Менделеева

Разработка новой теории атомов приведёт к пересмотру современных представлений о строении вещества и твёрдого тела. Например, она исключает синтез атомов антивещества из-за отсутствия у электрона античастицы. Попытка создания антиводорода в настоящее время осуществляется в ЦЕРНе.

Развитие новых представлений должно привести к бурному развитию естествознания атомных и молекулярных технологий.



  1. Бор Н. Избр. научн. труды. т.1, М., Наука, 1970.

  2. Дирак П.А.М. Принципы квантовой механики. М., Наука, 1979 (пер. с англ.).

  3. Окунь Л.Б. Физика элементарных частиц. М., Наука, гл. ред. физ.–мат. лит., 1988.

  4. Герловин И.Л. Основы единой теории всех взаимодействий в веществе. Ленинград, Энергоатомиздат, Ленинградское отделение, 1990.

  5. Бриллюэн Л. Новый взгляд на теорию относительности. М., Мир, 1972, под ред. акад. АН УССР А.З.Петрова (пер. с англ.).

  6. Скибинский Л.П. Основы теории элементарных частиц – Проектн.–констр. бюро «Поиск», Винница, 1993, – 16 с. – деп. ГНТБ Украины №883 – Ук 93.

  7. Cкибинский Л.П. Теория атома водорода с кольцевым электроном. – Проектн-констр. бюро “Поиск”, Винница, 1994, - 12 с. – деп. ГНТБ Украины №1036 Ук-94.

  8. Einstein A.- Ann. d. Phys., 1905, v.17, p. 132.

  9. De Broglie L.V. Ondes et quanta. – C.R., 1923, v. 177, p. 507.

  10. Heisenberg W. – Zs. f. Phys. 1927, v. 43, p. 172.

  11. Schrödinger E. – Ann. d. Phys., 1926, v. 79, p. 734.

12. Davisson C.J., Germer L.H. – Phys. Rev., 1927, v.30, p.705.

13. Thomson G.P.– Nature, 1927, v. 120, p. 802.


© Скибинский Леонтий Петрович. 286050, Винница, ул. 9 января, 19/21.

25 апреля 1999 г.


УДК 530.1 Квантоводинамическая теория электрона. Скибинский Л.П.



Доказано, что опыты по фотоэлектрическому эффекту исключают точечную модель электрона и его квантовостатистические законы движения. Доказано также, что опыты по дифракции элементарных частиц не являются подтверждением корпускулярно–волновой гипотезы де Бройля, и что удовлетворительной теории электрона и других элементарных частиц в настоящее время нет. Показано также, что для электрона фундаментальным являются соотношение для его спина.








Добавить в свой блог или на сайт

Похожие:

Квантоводинамическая теория электрона iconТеория Бора–Зоммерфельда
Но вращение электрона вокруг ядра не является одномерным, и это в корне меняет ситуацию: состояния атома могут быть вырождены, несмотря...

Квантоводинамическая теория электрона iconЛабораторная работа №5 определение удельного заряда электрона
Ознакомление с одним из методов определения отношения заряда электрона к его массе, основанном на законах движения электрона в электрическом...

Квантоводинамическая теория электрона iconЛабораторная работа №12. Определение удельного заряда электрона
Основными характеристиками являются его заряд и масса. При движении электрона в электрических и магнитных полях его траектория определяется...

Квантоводинамическая теория электрона icon1. Решение уравнения Шредингера (метод разделения переменных)
Волновая и корпускулярная теория рассмотрения электрона. Фотоэффект и линейчатость спектра

Квантоводинамическая теория электрона iconЛабораторная работа №25 определение удельного заряда электрона методом магнетрона
Цель работы: ознакомление с одним из методов измерения удельного заряда электрона

Квантоводинамическая теория электрона iconЛабораторная работа э 6 определение удельного заряда электрона
Цель работы: ознакомиться с методом магнетрона, экспериментально определить значение удельного заряда электрона и сравнить его с...

Квантоводинамическая теория электрона iconЛабораторная работа 4 определение удельного заряда электрона методом магнетрона
...

Квантоводинамическая теория электрона iconЛекция 15. Теория столкновений
Пусть поток рассеянных частиц, проходящих через за 1 сек и имеющих энергию ( исходная энергия электрона, потеря энергии). Очевидно,...

Квантоводинамическая теория электрона iconПрограмма итогового государственного экзамена по специальности по магистерской программе 010700/02
Уравнение Дирака для свободного электрона. Состояния с отрицательными энергиями. Зарядовое сопряжение. Алгебра матриц Дирака. Состояния...

Квантоводинамическая теория электрона iconРешение: Движение электрона в поле конденсатора происходит под действие постоянной электростатической силы
Минимальную ускоряющую разность потенциалов Δφmin, необходимую для пролета электрона через конденсатор и предельный угол αmax под...


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница