تسلك حزمة الألكترونات مساراً مستقيماً دون انحراف عندما يتحقق
تسلك حزمة الألكترونات مساراً مستقيماً دون انحراف عندما يتحقق هو سؤال هام حيث أن الحزمة الإلكترونية النسبوية، أو ما يعرف بـ Relativistic electron beams بالإنجليزية. هي تيار من الإلكترونات تتحرك بسرعة قريبة من سرعة الضوء، مما يجعل تأثيرات النسبية الخاصة تكون ملحوظة عليها.
جدول المحتويات
تسلك حزمة الألكترونات مساراً مستقيماً دون انحراف عندما يتحقق
يتحقق توازن بين القوة الكهربائية والقوة المغناطيسية، وهذا يمكن تمثيله بالمعادلة الرياضية:
\[ Bqv = qE \]
حيث:
- \( B \) هو الكثافة المغناطيسية للمجال المغناطيسي.
- \( q \) هو شحنة الجسيم.
- \( v \) هو سرعة الجسيم.
- \( E \) هو القوة الكهربائية.
عندما تكون هذه القوى متساوية، ينتقل الإلكترون على مسار مستقيم دون تحريكه أو انحرافه.
ماهو الالكترون
تعرف الإلكترونات على أنها جزيئات صغيرة تحمل سلوكاً مثل الذرات في الكيمياء، وهي تشكل جزءًا أساسيا من الذرات. يبلغ وزن الإلكترون حوالي 1/1836 من وزن البروتون، وهي الجزيئات الأخرى التي تتواجد في الذرات. لكل إلكترون جسيم مضاد يعرف باسم البوزيترون، والذي يشترك في الكتلة ولكن تتعارض خصائصه مع الإلكترونات.
عندما تتصادم الإلكترونات والبوزيترونات معاً، يمكن أن يؤدي ذلك إلى تدمير بعضها البعض. مما ينتج عنها زوج أو أكثر من الفوتونات ذات الطاقة العالية المعروفة بأشعة غاما، تتفاعل الإلكترونات مع القوى الثقالية والكهرومغناطيسية. وكذلك تدخل في التفاعلات الضعيفة.
في عام 1913، اقترح نيلز بور فكرة أن للإلكترونات مجموعة محددة من الحالات الطاقية المميزة. وهي الحالات التي تحدد الطاقة بناء على اللف الذاتي أو السبين، يمكن للإلكترونات أن تنتقل بين هذه الحالات عن طريق إطلاق أو امتصاص الفوتونات. وقد شرحت هذه الفكرة تشكيل الخطوط الطيفية لذرة الهيدروجين.
لكن نموذج بور للذرات فشل في حساب الكثافة النسبية للخطوط الطيفية ولم يكن ناجحا في شرح أطياف الذرات الأكثر تعقيدا، في وقت لاحق. اقترح جيلبرت لويس عام 1916 فكرة الرابطة التساهمية بين الذرتين كمفهوم للتفاعل الكيميائي، وأوضح إيرفينغ لانجمير في عام 1919 نموذجا لويس الثابت واقترح توزيع الإلكترونات في أغلفة كروية متماثلة حول الذرة.
هذا النموذج الثابت لويس سمح بشكل أفضل لشرح الخصائص الكيميائية لجميع العناصر في الجدول الدوري، يعتبر الإلكترون كجسيم ثابت بكتلة تقريبية تبلغ حوالي 9.109 × 10^−31 كيلوغرام. ويمتلك شحنة كهربائية سالبة تساوي 1.602 × 10^−19 كولوم، وهي وحدة قياسية للشحنة للجسيمات الأولية. يتمتع الإلكترون أيضًا بخاصية السبين وله عزم مغناطيسي، واتجاه سبين الإلكترون يحدد بواسطة خاصية الحلزونية لكمية الحركة الخاصة به.
اقرأ أيضًا: بحث حول عيد الطالب والهدف من إنشاء الإتحاد الرئيسي للتلاميذ الجزائريين
اكتشاف الالكترون
الإلكترون هو جسيم صغير جداً يعتبر واحدا من أصغر الجسيمات المكونة للذرات، ويحمل الشحنة السالبة الأصغرة المعروفة حتى الآن في الفيزياء. يعتبر الإلكترون أصغر مكون في الكون حتى الآن، وقد أُطلقت كلمة “إلكترون” من كلمة “electric” بسبب كون الجسيم مشحون بشحنة سالبة.
تم اكتشاف الإلكترون عن طريق العالم الكيميائي جوزيف تومسون في عام 1906 أثناء تجاربه على أشعة الكاثود، والتي تم تسميتها لاحقًا أشعة الإلكترون نظرًا لأنها ساهمت في اكتشاف الإلكترون، لاحظ تومسون وجود جسيمات صغيرة جدًا مشحونة سالبًا وكان حجمها أصغر من حجم ذرة الهيدروجين، وتبين لاحقًا أن هذه الجسيمات هي أحد مكونات الذرة الأساسية، قام العلماء بتحديد حجم الإلكترون بحيث يكون أصغر بكثير من البروتون، بنسبة تقدر بحوالي 1/1836.
اقرأ أيضًا: بحث عن التعاملات الالكترونية وأهميتها
مفهوم الأيون واكتشافه
الأيون هو ذرة أو مجموعة من الذرات التي قد تحمل شحنات إما موجبة أو سالبة بناءً على فقدان أو اكتساب الإلكترونات بعد حدوث تفاعل كيميائي، في الذرات التي لم تتفاعل، يكون عدد البروتونات (وهي إحدى مكونات الذرة) متساويًا لعدد الإلكترونات ومع ذلك، في الأيونات، يكون عدد البروتونات ثابتًا بينما يتغير عدد الإلكترونات، حيث يمكن أن تزيد أو تقل عن عدد البروتونات.
مثلاً، في الأيونات الموجبة، يكون عدد البروتونات أكبر من عدد الإلكترونات، بينما في الأيونات السالبة، يكون عدد الإلكترونات أكبر من عدد البروتونات، هذا الفرق في عدد الإلكترونات يؤدي إلى وجود شحنة كهربائية موجبة أو سالبة في الأيون.
الأيونات السالبة تتشكل بعد أن تكتسب الذرة الإلكترونات أثناء عملية التفاعل في هذه الحالة، يكون عدد الإلكترونات أكبر من عدد البروتونات في الذرة، مما يؤدي إلى وجود شحنة سالبة في الأيون علمياً، يعبر عن الأيونات السالبة بوضع علامة – بجانب الرمز الخاص بالذرة، ويُضاف عدد يُعبر عن مقدار الإلكترونات المكتسبة.
