Электрон заряд энергия масса

Это утверждение легко доказать, воспользовавшись теорией возмущений первого порядка. Удаление одного электрона из молекулы вызывает такие же изменения в полной энергии, как если бы мы лишили этот электрон заряда и массы соответствующее возмущение первого порядка можно найти, предположив, что волновая функция остается неизменной, и энергию возмущенной системы вычисляют с помощью невозмущенной функции. [c.103]

Магнитное поле применяется также и в масс-спектрометрическом анализе. В этом методе в ионизационной камере, где остаточное давление составляет 10 —10 мм, молекулы вещества подвергают удару пучка электронов (с энергией 50—70 эа). Под влиянием электронного удара молекулы ионизируются и диссоциируют. Первоначально возникают молекулярные ионы, которые затем полностью или частично распадаются на так называемые осколочные ионы. Образовавщийся сложный пучок ионов разлагают в однородном магнитном поле на отдельные пучки ионов с одинаковым отношением массы к заряду (т/е). В зависимости от строения соединения образуются различные по массе ионы, характерные только для данной группы соединений или для данного вещества. [c.229]

В квантовой механике для учета размерности различных величин чаще пользуются так называемыми атомными единицами. В атомной системе единиц запись всех уравнений и выражений теории строения атомов и молекул значительно упрощается и легче проследить их физический смысл. В этой системе приняты за единицы массы , заряда электричества, длины, энергии величины масса электрона, заряд протона, среднее расстояние электрона от ядра в наиболее устойчивом состоянии атома водорода, удвоенная энергия ионизации атома водорода, соответственно. Единице приравнена также величина к/ 2п), называемая единицей действия. Атомная система единиц применяется и в настоящем разделе пособия. В таблице 2.1 приведены некоторые соотношения между атомными единицами и единицами СИ. [c.47]

Когда ядро остается в возбужденном состоянии, можно ожидать, что оно перейдет в более устойчивое состояние путем гамма-излучения. Именно поэтому гамма-излучение связано практически со всеми альфа- и бета-переходами. Так как гамма-лучи —это форма электромагнитного излучения, и поэтому не имеют заряда н массы покоя, то никакого изменения изотопной характеристики ядра в результате гамма-излучения не происходит. Гамма-излучение может быть трех видов. Первый из них — это простое испускание гамма-кванта. Второй вид — внутренняя конверсия. В довольно упрощенном виде внутренняя конверсия может быть представлена как столкновение испущенного фотона с электроном во внешней структуре атома. Предполагается, что в результате этого столкновения энергия фотона полностью передается электрону, который приобретает энергию, равную энергии начального фотона за вычетом энергии связи электрона. Однако вся простота этой картины исчезает, стоит только учесть малую вероятность такого столкновения. В действительности внутренняя конверсия — это процесс, конкурирующий с гамма-излучением он заключается в том, что электрон одного из электронных уровней атома испускается. Чаще всего испускается электрон с К- или -уровней, так как они наиболее близки к ядру. Отношение числа электронов конверсии к числу испускаемых фотонов называют коэффициентом внутренней конверсии. Так [c.408]

Ядро имеет диаметр порядка тельный электрический заряд, плотность массы ядерного вещества примерно в 10 раз больше плотности всего вещества. Плотность ядерного электрического заряда также намного превышает плотность заряда вещества в целом, причем здесь также обнаруживается соотношение порядка Положительный ядерный заряд вещества уравновешивается отрицательным зарядом электронов. Величина заряда электрона равна 1,602-10" Кл (4,803-10 электростатической единицы заряда). Обычно этот заряд принимают за условную величину, полагая заряд электрона равным —1. Масса электрона гпе очень мала и составляет 9,1-Ю" кг. Однако планетарная модель Резерфорда противоречила факту устойчивого существования атомов. В результате ускоренного движения электрона расходуется энергия его электростатического взаимодействия с ядром и согласно расчетам через 10 с электрон должен упасть на ядро. [c.10]

Потенциальная энергия. Под потенциальной энергией подразумевается та часть полной энергии, которая определяется расположением частиц в системе и не зависит от скорости их движения. Таким образом, изменения потенциальной энергии могут происходить только при изменении расстояния между какими-либо частицами, входящими в состав системы. Потенциальная энергия системы зависит от природы составляющих ее частиц и, в первую очередь, от их электрического заряда и массы. Например, потенциальная энергия электрона и ядра в атоме водорода однозначно определяется зарядами этих частиц и расстоянием между ними (см. 6). Отсчет потенциальной энергии производится по отнощению к бесконечности , т. е. по отношению к состоянию, в котором частицы данной системы удалены друг от друга на очень больщое расстояние. Такое удаление связано обычно с преодолением действующих между частицами сил притяжения и требует затраты работы. Поэтому в бесконечности система обладает максимальной потенциальной энергией, принятой за нуль. Во всех других состояниях потенциальная энергия системы имеет меньшие, т. е. отрицательные значения. На этом основании перед символом потенциальной энергии мы будем ставить знак минус. [c.13]

Поток излучаемой при радиоактивном распаде радия энергии неоднороден и его можно разделить электрическим или магнитным полем по методу Томсона. На рис. 6 показан препарат радия, помещенный в изолирующую свинцовую ампулу с тонким отверстием, через которое выходит излучение. Это общее излучение, попадая в конденсатор, разделяется в нем на три части у-лучи не отклоняются ни электрическим, ни магнитным полем, -лучи отклоняются к положительной пластине конденсатора очень сильно, а а-лучи отклоняются немного к отрицательной пластине конденсатора, так как отношение заряда к массе у них значительно меньше, чем у электронов. [c.30]

Механизм действия др. видов ионизирующего излучения (а-частицы, протоны, нейтроны, электроны, ускоренные ядра более тяжелых элементов) близок к механизму действия ионизирующего электромагн. излучения. Отличия обусловлены гл. обр. разницей в массе, заряде, энергии и глубине проникновения излучения в объект, способом ионизации макромолекул и др. Имеются сведения, что воздействие нек-рых др. физ. факторов, напр, звуковых колебаний, вибрации, могут также привести к мутации. [c.153]

Магнитное поле применяется также и в масс-спектрометрическом анализе. В этом методе в ионизационной камере, где остаточное давление составляет 10" —10" мм, молекулы вещества подвергают удару пучка электронов (с энергией 50—70 зв). Под влиянием электронного удара молекулы ионизируются и диссоциируют. Первоначально возникают молекулярные ионы, которые затем полностью или частично распадаются на так называемые осколочные ионы. Образовавшийся сложный пучок ионов разлагают в однородном магнитном поле на отдельные пучки ионов с одинаковым отношением массы к заряду (т/е). В зависимости от строения соединения образуются различные по массе ионы, характерные только для данной группы соединений или для данного вещества. Используя закономерности, связывающие характер масс-спектра со строением вещества, можно применять этот метод для качественного и количественного анализа. [c.214]

Ион М+ называют молекулярным ионом, поскольку его отношение массы к заряду соответствует молекулярной массе Мг исследуемого соединения. В основном в результате ЭУ образуются однозарядные ионы. В процессе ионизации электронным ударом образовавшемуся молекулярному иону передается избыточная энергия. Таким образом, ионы характеризуются распределением внутренней энергии, зависящим от свойств аналита и энергетических характеристик бомбардирующих электронов. Максимальная энергия, которая может быть передана при ионизации, равна разности между энергией электрона (обычно около 70 эВ) и энергией ионизации изучаемого соединения, которая обычно находится в диапазоне от б до 10 эВ (0,6-1 МДж/моль). Обычно средняя внутренняя энергия составляет около 2-6 эВ. Избыток внутренней энергии и радикальный характер молекулярного иона могут быть причиной мономолекулярной диссоциации, в результате которой образуются осколочные ионы, характерные для данной структуры. Далее приведены типичные реакции фрагментации молекулы М под действием электронного удара. Ионный фрагмент [c.260]

В масс-спектрометре молекулы бомбардируют пучком электронов средних энергий. При этом молекулы ионизуются и распадаются на ряд фрагментов (осколков), некоторые из которых являются положительно заряженными ионами. Каждый тип ионов имеет определенное отношение массы к заряду, или величину mie. Для большинства ионов заряд равен I, т. е mie является просто массой иона. Так, например, для неопентана [c.396]

Проиллюстрируем вариационный принцип применительно к рассмотрению основного состояния атома гелия. Во избежание переноса из одного уравнения в другое большого числа постоянных, как это пришлось делать при решении задачи об атоме водорода, введем новую систему единиц для квантовохимических расчетов. В этой системе в качестве единицы массы используется масса покоя электрона Ше, в качестве единицы заряда — заряд электрона е, в качестве единицы длины — радиус Бора ао, а в качестве единицы углового момента — постоянная Планка h, деленная на 2я и обозначаемая как 1г. При использовании этих единиц, называемых атомными, единицей энергии является атомная единица энергии — хартри — потенциальная энергия основного состояния атома водорода (4,3598-10 Дж, или 27,211652 эВ). В указанной системе единиц квантовомеханический оператор кинетической энергии электрона записывается как —VV2, а оператор притяжения электрона к ядру имеет вид —Z/r. (Отметим, что эти единицы предполагают использование в операторе кинетической энергии массы электрона, а не приведенной массы электрона и ядра. При проведении высокоточных расчетов необходимо вводить поправку, учитывающую это обстоятельство.) [c.105]

Суть метода заключается в следующем. Пары вещества в высоком вакууме (1,3-10 -1,310 Па) бомбардируют пучком электронов средних энергий (25-70 эВ). При этом из молекул выбивается один из валентных электронов и возникает сильно возбужденный молекулярный ион (катион-радикал), обозначаемый обычно МП . Последний претерпевает далее ряд последовательных распадов с образованием радикалов и положительно заряженных ионов. Направление фрагментации определяется строением исходной молекулы. Суммарный пучок ионов после ускорения в электростатическом поле поступает в перпендикулярно направленное магнитное поле, в котором ионы с различным отношением массы к заряду mie) дифференцированно отклоняются от первоначального направления. Поскольку практически всегда заряд образовавшегося иона равен I, величина отклонения зависит от массы иона. Разделенный поток попадает в коллектор, где после усиления сигналов они регистрируются на осциллографе (самописце). В полученном масс-спектре исследуемого вещества каждому иону соответствует отдельный пик, положение которого определяется значением отношения mje (т.е. т) образующегося при распаде иона, а интенсивность-степенью распада по данному направлению. [c.37]

Для получения масс-спектра пары веш ества в глубоком вакууме (-10 мм рт.ст.) бомбардируют потоком электронов с энергией 70 эВ. Образующиеся при распаде молекулы частицы ускоряются сильным электрическим полем и попадают в магнитное поле, в котором нейтральные частицы не изменяют направления движения, а ионы изменяют траекторию своего движения в зависимости от отношения массы к заряду т/г, что позволяет распределить ионы по их массам, определить массы ионов и их количество. [c.563]

Мы видели, что излучения высокой энергии вырывают электроны из атомов среды, через которую они проходят, образуя ионные пары. Удельная ионизация, создаваемая заряженной частицей, измеряется числом этих нар ионов, образованных на санти.метре пути эта величина, как указано выше (стр. 37), пропорциональна квадрату заряда частицы я обратно пропорциональна ее скорости. В воздухе а-частицы создают от 50 000 до 100 000 пар ионов на 1 см, в то время как р-частицы такой же энергии создают лишь несколько сот пар. Однако траектории Р-частиц значительно длиннее, а поэтому их полная ионизация оказывается примерно такой же, как у а-частиц и вообще в первом приближении зависит не от заряда и массы частицы, а только от ее энергии. Для воздуха при нормальных температуре и давлении образование одной пары ионов требует около 32,5 эв. Частица с энергией 1 Мэе рождает, таким образом, на своем пути в воздухе в общей сложности около 30 000 пар ионов. [c.39]

В масс-спектрометре при бомбардировке молекул газа электронами при низком давлении образуются ионы. Эти ионы ускоряются в электрическом поле и фокусируются магнитным полем, так что ионы с одинаковым отношением заряда к массе последовательно попадают на детектор. Таким образом, можно измерить интенсивность пучка ионов для каждого массового числа (которое и определяет ион). Для получения каждого иона бомбардирующие электроны должны обладать минимальным запасом энергии. Последняя определяется потенциалом, через который проходят ускоряемые электроны. Этот критический потенциал, или потенциал появления, часто возможно точно определить и отсюда найти энергию диссоциации связи. [c.373]

Рассмотрим следующий пример. При квантово-химическом расчете, скажем, энергии молекулы мы в качестве моделей выбираем нерелятивистские электроны и атомные ядра, обладающие определенными зарядами и массами. Это — заведомо не наиболее общие и элементарные из числа тех моделей, которые могут быть использованы, исходя из достигнутого уровня развития науки. Можно было бы избрать в качестве моделей релятивистский электрон и нуклоны. Это было бы наверняка более фундаментально. Почему же при решении квантово-химических задач не поступают таким образом [c.43]

В уравнениях (9) и (И) использованы атомные единицы Хартри в обычных единицах потенциальная энергия была бы равна — е г. Уже известно , что атомная единица длины в равна первому боровскому радиусу атома водорода (0,529 А). Единица заряда равна е (абсолютная величина заряда электрона), а единица массы — приведенной з массе электрона в рассматриваемой системе. Единица энергии, для которой мы используем обозначение н [8], равна в этом случае 27,2 ав. [c.14]

Применение масс-снектрометрии для исследования органических молекул основано на бомбардировке их пучком электронов средних энергий в высоком вакууме и анализе образующихся при этом заряженных частиц и фрагментов ( осколков ). Продажные масс-спектрометры приспособлены для анализа положительно заряженных фрагментов, хотя ведется также активная разработка масс-спектрометров, предназначенных для анализа отрицательных ионов. Принципиальная схема масс-спектрометра приведена на рис. 2-26. Положительные ионы, образующиеся при бомбардировке электронами, разгоняются отрицательно заряженными ускоряющими пластинами, и поток их, изгибаясь, попадает в канал анализатора, где они рассортировываются анализирующим магнитом в зависимости от отношения их массы к заряду т/е). При хорошем разрешении через щель проходят и попадают на коллектор только ионы одной массы, даже в тех случаях, когда массы лежат в диапазоне от нескольких сотен до тысяч. Заселенность каждого из диапазонов масс может быть определена при построении графика зависимости скорости поступления ионов в коллектор ионов от величины магнитного поля анализирующего магнита. [c.62]

Положительные .-частицы представляют собой лишенные электронов атомы гелия. Каждая а-частица обладает двойным положительным зарядом и массой, равной примерно 4 атомным единицам массы. Ядро, испускающее -частицу, превращается в результате этого процесса в другое ядро, обладающее соответственно меньшим зарядом и меньшей массой. Установлено, что а-частицы испускаются почти исключительно тяжелыми ядрами элементов, встречающихся в естественных и трансурановых радиоактивных рядах. Наблюдаемые значения энергии а-частиц составляют от 2 до 9 MeV. [c.11]

Этот на первый взгляд необычный эффект подчиняется законам сохранения заряда, энергии, массы и момента, а также более сложнь1м законам квантовой механики. Позитрон, окруженный огромным количеством электронов, имеет большую вероятность аннигиляции, когда проходит через поглотитель. После того, как его движение замедляется в результате взаимодействий, сходных с теми, которые испытывают быстрые электроны, он сталкивается с электронами поглотителя и аннигилирует. [c.17]

При бомбардгфовке пучком электронов средних энергий молекулы ионизируются и распадаются на фрагменты ноны, радикалы или нейтральные молекулы. Положительно заряженные ионы, отличающиеся по массе, разделяются в магнитном поле и регистрируются. Каждому иону с определенным отношением массы к заряду mie) на масс-спектре отвечает пик, интенсивность которого пропорциональна относительному количеству ионов этого типа. [c.233]

Несколько лучшее понимание природы этих испускаемых частиц, или лучей пришло с появлением магнитного метода исследования-Еще в 1899 г. было найдено, что бета-лучи отклоняются в магнитном поле, причем вид отклонения показывал, что они очень похожи на электроны с большой энергией. Одновременно первые исследования пока зали, что альфа-лучи, напротив, не чувствительны к магнитному полю. Однако, продолжая исследование излучений, Резерфорду удалось в 1903 г. показать, что в достаточно сильном магнитном поле отклоняются и альфа-частицы. Направление отклонения свидетельствовало о том, что альфа-частицы заряжены положительно, а расчет отнощения заряда к массе убедил в том, что они могут быть дважды ионизированными атомами гелия. Эта идея подтверждалась постоянным присутствием гелия в урановых рудах, а впоследствии была доказана постановкой следующего опыта. Радиоактивный образец запаивали в ампулу с достаточно тонкими стенками, сквозь которые могли проникать альфа-частицы, и ампулу помещали в ва-куумированный стеклянный сосуд. Через несколько дней в сосуде оказывалось достаточное для обнаружения спектральным методом количество гелия. [c.384]

Электрическая постоянная Отношение заряда электрона к его массе В тексте использованы следующие коэффициенты перехода между единицами энергии 1 кал = 4Д84 Дж [c.4]

Напишем выражение волновой функции электрона для иона Целесообразно воспользоваться для упрощения записей атомными единицами Гартри (единицей длины служит а=11 /те2—боровский радиус, а единицей заряда и массы — соответствующие величины для электрона). Тогда потенциал ядра будет равен —1/г, где г- расстояние от ядра в единицах а, а единицей энергии будет служить е 1а. [c.103]

Метод масс-спектрометрии сснован на изучении органических ионов (осколочных ионов), образующихся под действием электронного удара пучка электронов с энергией в несколько десятков электронвольт. Результаты получаются в виде масс-спектров, в которых регистрируются типы получившихся осколочных ионов (характеристикой каждого из Ш1Х является отношение массы к заряду т е) и интенсивность каждой масс-спектральной линии, отражающая число образовавшихся ионов данного типа. С помощью масс-спектрометрии легко определить и молекулярные массы органического вещества. Уже небольшие изменения строения отражаются в масс-спектрах, как это видно из сравнения масс-спектров бутана и изобутана (рис. 33). [c.361]

В этой системе (системе Ха.ртри) единицей электрического заряда служит заряд электрона, единицей массы — масса электрона, единицей энергии —. потенциальная энергия электрона в атоме водорода на первой боровской орбите — 27,2 эВ и т. д. [c.47]

Шрёдингер установил дифференциальное уравнение, описывающее электронную волну. В этом уравнении учитывается корпускулярный характер электрона [причем принимается во внимание уравнение де Бройля (5.11)], его потенциальная энергия, заряд и масса. Уравнение Шрёдингера представляет собой сложное дифференциальное уравнение. Его точные решения получены всего для нескольких случаев, но приближенные решения удалось получить даже для [c.73]

В своей первоначальной теории Дирак рассматривал отрицательные решения релятивистского уравнения одной частицы как решения, соответствующие отрицательной энергии. Физическая интерпретация таких состояний наталкивается на непреодолимые трудности. Частица с отрицательной энергией должна иметь отрицательную массу ее ускорение должно быть направлено против силы. Состояния с отрицательной энергией сколь угодно большой величины проявились бы в возможности неограниченного выделения частицей энергии при переходе во все более низкие состояния. Чтобы обойти эти трудности, Дирак в 1930 г. выдвинул предполол ение, что пустое пространство — вакуум — представляет собой пространство, в котором все состояния отрицательной энергии (их бесконечно много) заполнены электронами, а состояния с положительной энергией свободны. В каждой точке такого пустого пространства имеется бесконечно много электронов отрицательной энергии, которые образуют своеобразный фон , от которого следует проводить отсчеты всех физических величин. Отклонение числа электронов от нормального— фонового — числа проявляется в наличии частиц с электрическим зарядом, создающим электрическое поле, и массой, создающей гравитационное поле. Если имеется один электрон с положительной энергией, то он не может перейти в состояния отрицательной энергии, так как они все заняты (см. в 72 принцип Паули). Если одно из состояний в фоне свободно — дырка в фоне , то этому состоянию должна соответствовать частица с положительной массой и положительным зарядом. Такие частицы в 1930 г. не были известны, поэтому Дирак пытался отолсдествить дырочные состояния с протоками. В 1932 г. были открыты позитроны — частицы с массой электрона и положительным зарядом. Открытие позитронов значительно повысило интерес к теории дырок , развитой Дираком. Многие свойства позитронов хорошо описывались теорией дырок . Было установлено, что позитрон возникает всегда в паре с электроном. При этом поглощается энергия, превышающая 2тс2, Теория дырок легко объясняет это явление. Для образования позитрона надо перевести электрон из состояния отрица- [c.304]

Этот третий род взаимодействий является более интересным и неожиданным, и даже приближенное объяснение его не может быть дано без привлечения квантово-механических представлений. Согласно Дираку, электроны могут существовать в состояниях как положительной, так и отрицательной кинетической энергии. Обычно мы не замечаем отрицательных электронов с отрицательной энергией просто потому, что они имеются повсюду. При столкновении достаточно энергичного -фотона с одним из этих электронов фотон может вырвать его из состояния отрицательной энергии и таким образом освободить его. Электрон вылетит как обычный отрицательный электрон с положительной кинетической энергией, оставив положительную дырку в сплошном фоне отрицательного заряда. Эта дырка ведет себя как положительный заряд, т. е. как позитрон. Позитрон и электрон имеют одинаковую массу покоя то, энергетический эквивалент которой равен тос1 Фотон с энергией 2 тоС (1,02 Мэе) или большей может таким образом вызвать рождение электрон-нозитронной пары. Из всей энергии фотона первые 1,02 Мэе используются для создания массы покоя, а остаток переходит в кинетическую энергию электрона и позитрона. Фотон не рассеивается в этом процессе, а полностью поглощается. Вследствие требований сохранения энергии и импульса рождение пар не может происходить в пустом пространстве, ему в большой степени способствует наличие атомных ядер рождение пар может происходить и в присутствии электрона. В первом приближении вероятность рождения пар в поглощающей среде пропорциональна Z , так что для его изучения наиболее удобны элементы с большим атомным номером, например свинец. [c.35]

Здесь и в других разделах гл. II и III используются атомные единицы, в которых постоянная Планка, деленная на 2п, hl2it = 1, заряд электрона е = 1, масса электрона m = 1, длина выражается в единицах воровского радиуса, т. е. 1 а. е. (атомная единица) = 5,293 нм. Атомная единица энергии равна 27,21 эВ. [c.27]

Для изучения ионизации гелия и ксенона электронами определенной энергии был использован масс-спектрометр. Особое внимание было обращено на исследование зависимости выхода многозарядных ионов от энергии электронов вблизи порога. При исследовании ионизации Не была определена вероятность образования двухзарядных ионов. В этом случае вероятность ионизации оказалась пропорциональной квадрату разности энергии электронов и пороговой энергии. При исследовании ионизации ксенона были определены относительные сечения образования различных многозарядных ионов (заряд до семи) и исследованы зависимости этих сечений от анергии электронов. Обсушдены результаты исследования кривых зависимости вероятности ионизации от энергии электронов (кривых появления) и проведено их сравнение с ожидаемыми результатами. [c.390]

Шепперд и Хониг показали, что поглощение энергии связано главным образом с электронными процессами. Поглощенная энергия распределяется между различными состояниями возбуждения и ионизации реагирующей системы. Относительный расход поглощенной энергии на те или иные процессы в системе не зависит от заряда и массы частиц, с помощью которых производится облучение данного вещества, и в малой степени зависит от их скорости. [c.183]