Из чего состоит электрон? Масса и заряд электрона. Что такое масса электрона? Электрон постоянная величина

На основе установленных М. Фарадеем законов электролиза ирландский ученый Д. Стоней выдвинул гипотезу о том, что существует элементарный заряд внутри атома. И в 1891 г. этот заряд Стоней предложил назвать электроном. Величину заряда электрона часто обозначают e или .

Законы электролиза еще не являются доказательством существования электрона как элементарного электрического заряда. Так, существовало мнение, о том, что все одновалентные ионы могут иметь разные заряды, а их средняя величина равна заряду электрона. Для доказательства существования в природе элементарного заряда следовало провести измерение зарядов отдельных ионов, а не суммарное количество электричества. Кроме того, открытым оставался вопрос о том, что связан ли заряд с какой-либо частицей вещества. Существенный вклад в решении этих вопросов сделали Ж. Перрен и Дж. Томсон. Они исследовали законы движения частиц катодных лучей в электрическом и магнитном полях. Перрен показал, что катодные лучи являются потоком частиц, которые несут отрицательный заряд. Томсон установил, что все данные частицы имеют равные отношения заряда к массе:

Помимо этого Томсон показал, что для разных газов отношение частиц катодных лучей одинаково, и не зависит от материала, из которого изготавливался катод. Отсюда можно было сделать вывод о том, что частицы, которые входят в состав атомов разных элементов, одинаковы. Сам Томсон сделал вывод о том, что атомы являются делимыми. Из атома любого вещества можно вырвать частицы, имеющие отрицательный заряд и очень малую массу. Все данные частицы обладают одинаковой массой и одинаковым зарядом. Такие частицы назвали электронами.

Опыты Милликена и Иоффе

Американский ученый Р. Милликен экспериментально доказал то, что элементарный заряд существует. В своих опытах он измерял скорость движения капель масла в однородном электрическом поле, которое создавалось между двумя электрическими пластинами. Капля заряжалась при столкновении с ионом. Сравнивались скорости движения капли не имеющей заряда и этой же капли после столкновения с ионом (приобретшей заряд). Зная напряженность поля между пластинами, вычислялся заряд капли.

Опыты Милликена повторил А.Ф. Иоффе. Он использовал металлические пылинки вместо капель масла. Изменяя напряженность поля между пластинками, Иоффе добивался равенства силы тяжести и силы Кулона, пылинка при этом оставалась неподвижной. Пылинку освещали ультрафиолетом. Заряд ее при этом изменялся, для уравновешивания силы тяжести приходилось изменять напряженность поля. По полученным величинам напряженности ученый судил об отношении электрических зарядов пылинки.

В опытах Милликена и Иоффе было показано, что заряды пылинок и капель всегда изменялись скачком. Минимальное изменение заряда было равно:

Электрический заряд всякого заряженного тела равен целому числу и кратен заряду электрона. Сейчас существует мнение, что имеются элементарные частицы - кварки, которые обладают дробным зарядом ().

Таким, образом, заряд электрона считают равным:

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

ПРИМЕР 2

Известно, что электроны имеют отрицательный заряд. Но каким образом можно убедиться в том, что масса электрона и его заряд постоянны для всех этих частиц? Проверить это можно, только поймав его на лету. Остановившись, он затеряется среди молекул и атомов, из которых состоит лабораторное оборудование. Процесс познания микромира и его частиц проделал долгий путь: от первых примитивных экспериментов до новейших разработок в области экспериментальной атомной физики.

Первые сведения об электронах

Сто пятьдесят лет назад электроны известны не были. Первым звоночком, указывающим на существование «кирпичиков» электричества, были опыты по электролизу. Во всех случаях каждая заряженная частичка вещества несла стандартный электрический заряд, имевший одну и ту же величину. В некоторых случаях количество заряда удваивалось или утраивалась, но всегда оставалось кратным одной минимальной величине заряда.

Эксперименты Дж. Томпсона

В лаборатории Кавендиша Дж. Томсон провел эксперимент, реально доказывающий существование частиц электричества. Для этого ученый исследовал излучение, исходящее из катодных трубок. В эксперименте лучи отталкивались от отрицательно заряженной пластины и притягивались к положительно заряженной. Гипотеза о постоянном присутствии в электрическом поле неких электрических частиц подтвердилась. Скорость движения их была сопоставима со скоростью света. Электрический заряд в пересчете на массу частицы оказался неимоверно большим. Из своих наблюдений Томпсон вывел несколько заключений, которые впоследствии были подтверждены другими исследованиями.

Выводы Томпсона

1. Атомы могут быть разбиты при бомбардировке более быстрыми частицами. При этом из середины атомов вырываются отрицательно заряженные корпускулы.
2. Все заряженные частицы имеют одинаковую массу и заряд вне зависимости от вещества, из которого они были получены.
3. Масса этих частиц гораздо меньше массы самого легкого атома.
4. Каждая частица вещества несет в себе наименьшую возможную долю электрического заряда, меньше которого в природе не существует. Любое заряженное тело несет в себе целое количество электронов.

Подробные опыты дали возможность произвести расчеты параметров таинственных микрочастиц. В результате было выяснено, что открытые заряженные корпускулы являются неделимыми атомами электричества. Впоследствии им было дано название электронов. Оно пришло еще из Древней Греции и оказалось уместным для описания новооткрытой частицы.

Прямое измерение скорости электрона

Поскольку нет никаких возможностей увидеть электрон, опыты, необходимые для измерения базовых величин этой элементарной частицы, производятся с помощью полей - электромагнитного и гравитационного. Если первое воздействует только на заряд электрона, то с помощью тонких опытов, учитывая гравитационное воздействие, можно было приблизительно рассчитать массу электрона.

Электронная пушка

Самые первые измерения масс и зарядов электронов были проведены с помощью электронной пушки. Глубокий вакуум в теле пушки позволяет электронам нестись узким пучком от одного катода к другому.

Электроны заставляют дважды проходить через узкие отверстия с постоянной скоростью v . Происходит процесс, подобный тому, как струя из садового шланга попадает в дырку в заборе. Порции электронов летят вдоль трубки с постоянной скоростью. Экспериментально доказано, что если напряжение, приложенное к электронной пушке, составляет 100 В, то скорость электрона будет рассчитана как 6 млн м/с.

Экспериментальные выводы

Прямое измерение скорости электрона показывает, что вне зависимости от того, из каких материалов сделана пушка и какова разность потенциалов, выполняется соотношение e/m = const.

Этот вывод был сделан уже в начале XX столетия. Однородные пучки заряженных частиц тогда еще создавать не умели, для опытов использовались другие приборы, но результат оставался тем же. Эксперимент позволил сделать несколько выводов. Отношение заряда электрона к его массе имеет одну и ту же величину для электронов. Это дает возможность сделать заключение об универсальности электрона как составной части любой материи в нашем мире. При очень больших скоростях величина e/m оказывается меньше ожидаемой. Этот парадокс вполне объясним тем фактом, что при высоких скоростях, сопоставимых со скоростью света, масса частицы увеличивается. Граничные условия преобразований Лоренца говорят о том, что при скорости тела, равной скорости света, масса этого тела становится бесконечной. Заметное увеличение массы электрона происходит в полном согласии с теорией относительности.

Электрон и его масса покоя

Парадоксальное заключение о том, что масса электрона непостоянна, влечет за собой несколько интересных выводов. В обычном состоянии масса покоя электрона не меняется. Ее можно измерить на основании различных экспериментов. В настоящее время масса электрона неоднократно измерена и составляет 9,10938291(40)·10⁻³¹ кг. Электроны с такой массой вступают в химические реакции, формируют движение электрического тока, улавливаются точнейшими приборами, регистрирующими ядерные реакции. Заметное увеличение этого значения возможно только при скоростях, близких к скорости света.

Электроны в кристаллах

Физика твердого тела - это наука, ведущая наблюдения за поведением заряженных частиц в кристаллах. Итогом многочисленных экспериментов стало создание особой величины, характеризующей поведение электрона в силовых полях кристаллических веществ. Это так называемая эффективная масса электрона. Ее величина вычисляется исходя из того, что движение электрона в кристалле подчиняется дополнительным силам, источником которых является сама кристаллическая решетка. Такое движение можно описать как стандартное для свободного электрона, но при расчете импульса и энергии такой частицы следует принимать во внимание не массу покоя электрона, а эффективную, значение которой будет другим.

Импульс электрона в кристалле

Состояние любой свободной частицы может быть охарактеризовано величиной ее импульса. Поскольку значение импульса уже определено, то, согласно принципу неопределенности, координаты частицы словно размыты по всему кристаллу. Вероятность встретить электрон в любой точке кристаллической решетки практически одинакова. Импульс электрона характеризует его состояние в любой координате энергетического поля. Расчеты показывают, что зависимость энергии электрона от его импульса такая же, как и свободной частицы, но при этом масса электрона может принимать значение, отличающееся от обычного. В целом энергия электрона, выраженная через импульс, будет иметь вид E(p)=p 2 /2m*. В данном случае m* - эффективная масса электрона. Практическое применение эффективной массы электрона чрезвычайно важно при разработке и изучении новых полупроводниковых материалов, применяемых в электронике и микротехнике.

Масса электрона, как и любой другой квазичастицы, не может быть охарактеризована стандартными характеристиками, пригодными в нашей Вселенной. Любая характеристика микрочастицы способна удивлять и подвергать сомнению все наши представления об окружающем мире.

Строение вещества.

Строение атома.

Атом – мельчайшая частица химического элемента, носитель всех его химических свойств. Атом неделим в химическом отношении. Атомы могут существовать как в свободном состоянии, так и в соединении с атомами того же элемента или другого элемента.
За единицу атомных и молекулярных масс в настоящее время приняли 1/12 часть массы атома углерода с атомной массой, равной 12 (изотоп ). Эту единицу называют углеродной единицей.

Масса и размеры атомов. Число Авогадро.

Грамм-атом, так же как и грамм-молекула любого вещества, содержит 6,023 10^23 атомов или соответственно молекул. Это число называется числом Авогадро (N0). Так, в 55,85 г железа, 63,54 г меди, 29,98 г алюминия, и т. п. находится число атомов, равное числу Авогадро.
Зная число Авогадро, нетрудно подсчитать массу одного атома любого элемента. Для этого гpaмм-атомную массу одного атома надо разделить на 6,023 10^23 . Так, масса атома водорода (1) и масса атома углерода (2) соответственно равны:

Исходя из числа Авогадро, можно оценить и объем атома. Например, плотность меди равна 8,92 г/см^3, а грамм-атомная масса 63,54 г. Значит, один грамм-атом меди занимает объем , и на один атом меди приходится объем .

Структура атомов.

Атом является сложным образованием и состоит из ряда более мелких частиц. Атомы всех элементов состоят из положительно заряженного ядра и электронов - отрицательно заряженных частиц очень малой массы. Ядро занимает ничтожно малую часть всего объема атома. Диаметр атома равен см, а диаметр ядра - см.
Хотя диаметр ядра атома в 100000 paз меньше диаметра самого атома, практически вся масса атома сосредоточена в его ядре. Отсюда следует, что плотность атомных ядер очень велика. Если бы удалось собрать 1 см3 атомных ядер, то его масса была бы около 116 млн. тонн.
Ядро состоит из протонов и нейтронов. Эти частицы имеют общее название - нуклоны.
Протон - - устойчивая элементарная частица с массой, близкой к углеродной единице. Заряд протона равен заряду электрода, но с обратным знаком. Если заряд электрона принимают равным -1, то заряд протона равен +1. Протон – это атом водорода, лишенный электрона.
Нейтрон – атомная оболочка, отрицательный заряд которой компенсирует положительный заряд ядра, обусловленный наличием в нем протонов.
Таким образом, количество электронов в атоме равно количеству протонов в его ядре.
Зависимость между числом протонов, числом нейтронов и массовым числом атома выражается уравнением: N=A-Z
Отсюда число нейтронов в ядре атома любого элемента равно разности между его массовым числом и числом протонов.
Так число нейтронов в ядре атома радия с массой 226 N=A-Z=226-88=138

Масса и заряд электрона.

Все химические процессы образования и разрушения химических соединений происходят без изменения ядер атомов элементов, входящих в состав этих соединений. Изменения претерпевают только электронные оболочки. Химическая энергия, таким образом, связанa с энергией электронов. Чтобы понимать процессы образования и разрушения химических соединений, следует иметь представления о свойствах электрона вообще и особенно о свойствах и поведении электрона в атоме.
Электрон - это элементарная частица, обладающая элементарным отрицательным электрическим зарядом, т. е. наименьшим могущим существовать количеством электричества. Заряд электрона равен эл. ст. ед. или кулона. Масса покоя электрона равна г, т.е. в 1837,14 раза меньше массы атома водорода. Масса электрона составляет углеродной единицы.

Модель атома по Бору.

В начале XX века М. Планк А. Эйнштейн создали квантовую теорию света, согласно которой свет является потоком отдельных квантов энергии, которую нecyт частицы света - фотоны .
Величина кванта энергии (E) различна для различных излучений и пропорциональна частоте колебаний :
,
где h - постоянная Планка.
М. Планк показал, что атомы поглощают или испускают лучистую энергию только отдельными вполне определенными порциями – квантами .
Пытаясь увязать закон классической механики с квантовой теорией датский ученый Н. Бор считал, что электрон в атоме водорода может находиться лишь на определенных - постоянных орбитах, радиусы которых относятся друг к другу как квадраты целых чисел Эти орбиты Н. Бором были названы стационарными.
Излучение энергии происходит только при переходе электрона с более дальней орбиты на более близкую к ядру орбиту. При переходе же электрона с болей близкой орбиты на более дальнюю энергия атомом поглощается.
, где - энергии электронов в стационарных состояниях.
При Ei > Ек энергия выделяется.
При Ei < Ек энергия поглощается.
Решение вопроса о распределении электронов в атоме основано на изучении линейчатых спектров элементов и их химических свойств. Спектр атома водорода почти полностью подтверждал теорию Н. Бора. Однако наблюдаемое расщепление спектральных линий у многоэлектронных атомов и усиление этого расщепления в магнитном и - электрических полях теория Н. Бора объяснить не могла.

Волновые свойства электрона.

Законы классической физики противопоставляют друг другу понятия «частица» и «волна». Современная физическая теория, получившие название квантовой, или волновой механики , показала, что движение и взаимодействие частиц малой массы - микрочастиц происходят по законам, отличным от законов классической механики. Микрочастице одновременно присущи некоторые свойства корпускул (частиц) и некоторые свойства волн. С одной стороны, электрон, протон или другая микрочастица движется и действует подобно корпускуле, например, при соударении с другой микрочастицей. С другой стороны, при движении микрочастицы обнаруживаются типичные для электромагнитных волн явления интерференции и дифракции.
Таким образом, в свойствах электрона (как и других микрочастиц), в законах его движения проявляются неразрывность и взаимосвязь двух качественно различных форм существования материи, вещества и поля. Микрочастицу нельзя рассматривать ни как обыкновенную частицу, ни как обыкновенную волну. Микрочастица обладает корпускулярно-волновым дуализмом.
Говоря о взаимосвязи вещества и поля, можно прийти к выводу, что, если каждой материальной частице присуща определенная масса, то, по-видимому, этой же частице должна отвечать и определенной длины, волна. Возникает, вопрос о взаимосвязи массы и волны. В 1924 году французский физик Луи де Бройль высказал предположение, что с каждым движущимся электроном (и вообще с каждой движущейся материальной частицей) связан волновой процесс, длина волны которого , где - длина волны в см(м), h - постоянная Планка, равная эрг. сек (), m - масса частицы в г (кг), - скорость частицы, в см/сек.
Из этого уравнения видно, что частица, находящаяся в покое, должна иметь бесконечно большую, длину волны и что длина волны уменьшается с увеличением скорости частицы. Длина волны у движущейся частицы большой массы очень мала и экспериментально ее определить пока нельзя. По тому мы говорим о волновых свойствах только микрочастиц. Электрон обладает волновыми свойствами. Это значит, что его движение в атоме можно описать волновым уравнением.
Планетарная модель строения атома водорода, созданная Н. Бором, который исходил из представления об электроне только как классической частице, не может объяснить целого ряда свойств электрона. Квантовая механика показала, что представление о движении электрона вокруг ядра по определенным орбитам подобно движению планет вокруг Солнца, следует считать несостоятельным.
Электрон, обладая свойствами волны, движется по всему объему, образуя электронное облако, которое для электронов, находящихся в одном атоме, может иметь различную форму. плотность этого электронного облака в той или иной части атомного объема неодинакова.

Характеристика электрона четырьмя квантовыми числами.

Основная характеристика, определяющая движение электрона в поле ядра,- это его энергия. Энергия электрона, как и энергия частицы светового потока - фотона, принимает не любые, а лишь определенные дискретные, прерывные или, как говорят, квантующиеся значения.
Движущийся электрон обладает тремя степенями свободы перемещения в пространстве (соответственно трем координатным осям) и одной дополнительной степенью свободы, обусловленной наличием у электрона собственного механического и магнитного моментов, которые учитывают вращение электрона вокруг своей оси. Следовательно, для полной энергетической характеристики состояния электрона в атоме необходимо и достаточно иметь четыре параметра. Эти параметры получили название квантовых чисел . Квантовые числа, так же как и энергия электрона, могут приникать не все, а лишь определенные значения. Соседние значения квантовых чисел различаются на единицу.

Главное квантовое число n характеризует общий запас энергии электрона или его энергетический уровень. Главное квантовое число может принимать значения целых чисел от 1 до . Для электрона, находящегося в поле ядра главное квантовое число может принимать значения от 1 до 7 (соответственно номеру периода в периодической системе, в котором находится элемент). Энергетические уровни обозначаются или цифрами в соответствии со значениями главного квантового числа, или буквами:

Если, например, n=4, то электрон, находится на четвертом, считая от ядра атома, энергетическом уровне, или на N уровне.

Орбитальное квантовое числа l, которое иногда называют побочным квантовым числом, характеризует различное энергетическое состояние электрона данного уровня. Тонкая структура спектральных линий говорит о том, что электроны каждого энергетического уровня группируются в подуровни. Орбитальное квантовое число связано с моментом количества движения электрона при его движении относительно ядра атома. Орбитальное квантовое число определяет также форму электронного облака Квантовое число l может принимать все целочисленные значения от 0 до (п-1). Например, при n=4, l=0, 1, 2, 3. Каждому значению l соответствует определенный подуровень. Для подуровней применяются буквенные обозначения. Так, при l=0, 1, 2, 3 электроны находятся соответственно на s-, p-, d-, f- подуровнях. Электроны различных подуровней соответственно называют s-, p-, d-, f - электронами. Возможное число подуровней для каждого энергетического уровня равно номеру этого уровня, но не превышает четырех. Первый энергетический уровень (п=1) состоит из одного s-подуровня, второй (п=2), третий (п=3) и четвертый (п=4) энергетические уровни состоят соответственно из двух (s, p), трех (s, p, d) и четырех (s, p, d, f) подуровней. Больше четырех подуровней не может быть, так как значения l=0, 1, 2, 3 описываю электроны атомов всех 104 известных сейчас элементов.
Если l=0 (s-электроны), то момент количества движения электрона относительно ядра атома равен нулю. Это может быть только когда электрон поступательно движется не вокруг ядра, а от ядра к периферии и обратно. Электронное облако s-электрона имеет форму шара.

Магнитное квантовое число - c моментом количества движения электрона связан и его магнитный момент. Магнитное квантовое число характеризует магнитный момент электрона. магнитное квантовое число характеризует магнитный момент электрона и указывает на ориентацию электронного облака относительного избранного направления или относительно направления магнитного поля. Магнитное квантовое число может принимать любые целые положительные и отрицательные значения, включая и ноль в пределах от – l до + l. Например, если l=2, то имеет 2 l+1=5 значений (-2, -1, 0, +1, +2). При l=3 число значений равно 2 l+1=7 (-3, -2, -1, 0, +1, +2, +3). Число значений магнитного квантового числа, которое равно 2 l+1, - это число энергетических состояний, в которых могут находиться электроны данного подуровня. Таким образом, s-электроны имеют лишь одно состояние (2 l+1=1), p-электроны – 3 состояния (2 l+1=3), d-, f-электроны – соответственно 5 и 7 состояний. Энергетические состояния принято обозначать схематически энергетическими ячейками, изображая их в виде прямоугольников, а электроны в виде стрелок в этих ячейках.

Спиновое квантовое число - характеризует внутреннее движение электрона - спин. Оно связано с собственным магнитным моментом электрона, обусловленным его движением вокруг своей оси. Это квантовое число может принимать только два значения: + 1/2 и -1/2, в зависимости от того, параллельно или антипараллельно магнитному полю, обусловленному движением электрона вокруг ядра, ориентируется магнитное поле спина электрона.
Два электрона (пара) с одинаковыми значениями квантовых чисел: n, I, но с противоположно направленными спинами ( ↓) называются спаренными или неподеленной парой электронов. Электроны с ненасыщенными спинами () называются неспаренными.

Принцип Паули, принцип наименьшей энергии, правило Гунда.
Распределение электронов в атомах элементов определяют три основных положения: принцип Паули, принцип наименьшей энергии и правило Гунда.

Принцип Паули. Изучая многочисленные, спектры атомов швейцарский физик В. Паули в 1925 году пришел к выводу, который получил название принципа или запрета Паули: „Двум электронам атома запрещено быть во всех отношениях похожими друг на друга" или, что то же самое, „в атоме не может быть даже двух электронов с одинаковыми значениями всех четырех квантовых чисел". Энергетические состояния электронов, характеризуемые одинаковыми значениями трех квантовых чисел: n, I и m1 принято обозначать энергетической ячейкой .
Согласно принципу Паули, в энергетической ячейке может быть только два электрона, причем с противоположными спинами
Нахождение в одной энергетической ячейке третьего электрона означало бы, что у двух из них все четыре квантовых числа одинаковы. Число, возможных состояний электронов (рис. .4) на данной подуровне равно числу значений магнитного квантового числа для этого подуровня, т. е. 21+ 1. Максимальное число электронов на этом подуровне, согласно принципу Паули будет 2(21+ 1). Таким образом, на s-подуровне возможно 2 электрона; на p-подуровне 6 электронов; на d-подуровне 10 электронов; на f-подуровне 14 электронов. Число возможных состояний электронов на каком-либо уровне равно квадрату главного квантового числа а максимальное число электронов на этом уровне

Принцип наименьшей энергии.

Последовательность размещения электронов в атоме должна отвечать наибольшей связи их с ядром, т. е. электрон, должен обладать наименьшей энергией. Поэтому электрону необязательно занимать вышележащий энергетический уровень, если в нижележащем уровне есть места, располагаясь на которых электрон будет обладать меньшей энергией.

Так как энергия электрона в основном определяется значениями главного n и орбитального / квантовых чисел, то сначала заполняются те подуровни, для которых сумма значений квантовых чисел n и / является меньшей. Например, запас энергии на подуровне 4s(n +/ = 4 +0 = 4) меньше, чем на 3d(n + /= 3 + 2 = 5); на 5s (n + / = 5 + 0 = 5) меньше, чем на 4d(n + / = 4 + 2 = 6); на 5р(п + / = 5 +1 =6) меньше, чем на 4f(n + 1 = 4+3 = 7). Если для двух уровней суммы значений n и / равны, то сначала идет заполнение подуровня с меньшим значением п. Например, на подуровнях 3d, 4p, 5s суммы значений n и / равны пяти, в этом случае сначала заполняются подуровни с меньшими значениями главного квантового числа n, т. е. в следующей последовательности: 3d-4р-5s.
Когда энергии близких подуровней очень мало отличаются друг от друга, встречаются некоторые исключения из этого правила. Так, подуровень 5d заполняется одним электроном 5dl раньше 4f; 6d1-2 раньше 5f.
Заполнение энергетических уровней и подуровней идет в следующей последовательности: ls→2s→2p→3s→3p→4s→ 3d → 4р→ 5s → 4d → 5р→ 6s →(5dl) →4f→ 5d→6p→ 7s→ (6d1-2)→5f→ 6d→7p

Правило Гунда.
Электроны в пределах данного подуровня располагаются сначала каждый в отдельной ячейке в виде неспаренных „холостых" электронов. Иными словами, при данном значении I электроны в атоме располагаются так, что суммарное спиновое число их максимально. Например, если в трех р-ячейках надо разместить три электрона, то каждый из них будет располагаться в отдельной ячейке таким образом:

Электронные формулы атомов и схемы.

Принимая во внимание рассмотренные положения, легко представить распределение электронов по энергетическим уровням и подуровням в атомах любого элемента. Это распределение электронов в атоме записывается в виде так называемых электронных формул. В электронных формулах буквами s, p, d, f обозначаются энергетические подуровни электронов; цифры впереди букв означают энергетический уровень, в котором находится данный электрон, а индекс вверху справа - число электронов на данном подуровне. Например, запись 5р3 оначает, что 3 электрона располагаются на р-подуровне пятого энергетического уровня.
Чтобы составить электронную формулу атома любого элемента, достаточно знать номер данного элемента в периодической системе и выполнить основные положения, которым подчиняется распределение электронов в атоме.
Пусть, например, нужно составить электронные формулы для атомов серы, кальция, скандия, железа и лантана. Из периодической таблицы определяем номера данных элементов, которые соответственно равны 16, 20, 21, 26, . Это значит, что на энергетических уровнях и подуровнях у атомов данных элементов содержится соответственно 16, 20, 21, 26, 57 электронов. Соблюдая принцип Паули и принцип наименьшей энергии, т. е. последовательность заполнения энергетических уровней и подуровней, можно составить электронные формулы атомов этих элементов:

Структура электронной оболочки атома может быть изображена и в виде схемы размещения электронов по энергетическим ячейкам.
Для атомов железа такая схема имеет следующий вид:

На этой схеме наглядно видно выполнение правила Гунда. На Зd-подуровне максимальное количество, ячеек (четыре) заполнено неспаренными электронами. Изображение структуры электронной оболочки в атоме в виде электронных формул и в виде схем наглядно не отражает волновых свойств электрона. Однако следует помнить, что для каждого s-, р-, d-, f-электрона характерно свое электронное облако. Различная форма электронного облака указывает на то, что электрон имеет неодинаковую вероятность нахождения в данной области пространства атома. В зависимости от значения магнитного квантового числа m1 ориентация электронного облака в пространстве будет также различной.

В. Н. Гуськов.

Свойства характеризуют содержание физического объекта (ФО) в его взаимодействиях с окружающим миром.
Из этого следует, что сами по себе свойства нельзя рассматривать непосредственно как материальное содержания объекта. Свойства реальны только потому, что реально содержание ФО. Они полностью зависимы от содержания объектов и проявляются в их взаимодействиях с внешним миром. Поэтому всевозможные физические константы конкретных свойств ФО являются по существу показателями неизменности материального содержания объекта.

Масса электрона.

Масса согласно Ньютону – это внутренняя характеристика ФО, мера его инертности (инерции).
В физике считается, что инертность объекта проявляется в его способности противостоять изменениям, внешним воздействиям. Однако с позиций концепции непосредственного близкодействия (КНБ) способностью противостоять изменениям обладают все ФО участвующие в преобразующих взаимодействиях независимо от наличия у них свойства массы.
Любой ФО будет противостоять изменениям собственного содержания, своего внутреннего движения. Это свойственно и энергетическим объектам – фотонам, которые массой не обладают (по крайней мере, в виде скалярной величины).
С позиций КНБ наличие у ФО массы определяется его способностью не противостоять изменениям вообще или сохранять свою структуру, свою внутреннюю организацию, а противостоять изменению своей связи с конкретной материальной субстанцией в которой эта структура и реализуется как ФО.
Эта способность иметь массу противоположна способности энергетических ФО сохранять свою индивидуальность только через непрерывную смену материального субстрата с которым связана его структура и содержание.
Именно объединение этих противоположных способностей в одном целом (в системе) приводит ФО обладающий массой в пространственное перемещение, а ФО обладающий энергией к торможению, замедлению его перемещения в материальном пространстве. Такой комбинированный ФО (ЭЗСМ) состоящий из ЭСМ и ЗСМ никогда и ни при каких условиях не может пространственно покоиться или перемещаться в нем со скоростью света.

Естественно что как способность иметь массу так и способность иметь энергию строго связана со структурной организацией ФО.
Как только структура ФО имеющих массу, например электрона и позитрона, при аннигиляции разрушается, то вновь образованные структуры теряют способность иметь массу. Они становятся структурно иными объектами – фотонами. Которые теряя связь с конкретной материальной субстанцией в своем существовании приобретают энергетические характеристики.
Казалось бы, из этого можно сделать вывод, что все изменения, не приводящие к необратимым последствиям для объекта, имеющего массу и в частности для электрона, имеют второстепенное значение. Однако это не так.
Любые преобразующие взаимодействия с внешним миром приводят к трансформации зарядового движения в структуре электрона. (Собственно говоря, ничего другого в содержании электрона кроме этого движения и нет.).
Но структура электрона, несмотря на свою простоту такова, что, преобразования структурообразующих движений всегда обратимы. В результате этого сохраняется и общее количество зарядового движения в электроне.
А это обеспечивает не только сохранность его структуры, но и постоянство его свойств, в том числе и массы.
С другой стороны постоянство содержания позволяет электрону даже в случае вхождения его в состав более сложного образования сохранять (отчасти) свою индивидуальность и всегда становиться прежним ФО после выхода из системы.

Способностью иметь массу обладают исключительно ЗСМ (в том числе и электрон), а также все более сложные ФО, в состав которых они входят. Материя, находящаяся в основном состоянии или в энергетическом состоянии таким свойством не обладает.

Однако постоянство массы не обеспечивает электрону способность проявлять это свойство в полной мере в любой момент свого существования.
Из предыдущей статьи видно, что содержание электрона от фазы к фазе меняет направленность проявления своего содержания (свой внутренний импульс). А поскольку структурообразующие взаимодействия, происходящие в электроне протекают со скоростью света, то и электрон, находящийся в фазе «сходящихся» полуквантов будет представлять собой своего рода «уходящий » объект.
Это значит, что любые попытки вступить с ним в преобразующее взаимодействие в этот момент ни к чему не приведут. Он будет недоступен для взаимодействия, поскольку будет уходить от любых противостояний с внешним миром. (Точно также недоступен, но только всегда(!), фотон для положительно ускоряющих его взаимодействий в плоскости распространения.)
Несовместимость электрона с чем-либо внешним, а, следовательно, и преобразование, в этой фазе существования невозможна. Спрашивается – может ли электрон в таком состоянии проявить свое свойство массы в отношениях с окружающим миром? Очевидно, нет.
И это при наличии у электрона полноценного содержания, которое количественно ничем не отличается от его содержания в фазе «расходящихся» полуквантов.

Электрический заряд электрона.

Внешнее проявление электрического заряда электрона отличается большим разнообразием, чем проявление его свойства массы. И действительно в одних взаимодействиях с тождественными по знаку заряда объектами электрон «отталкивается» от них, а в других с объектами, имеющими противоположный знак заряда он напротив «притягивается».
Эта неоднозначность внешнего проявления заряда электрона позволяет утверждать, что результат всегда зависит от содержания и свойств обоих взаимодействующих объектов.

Однако сама по себе констатация наглядных фактов «притяжения» или «отталкивания» объектов в зависимости от их знаковой принадлежности позволяет определить только внешние признаки внутренних закономерностей процесса и вывести соответствующие им математические закономерности (закон Кулона, например). Но для того чтобы понять, почему проявление зарядового свойства электрона столь различно, и каковы принципы его реализации этого будет явно недостаточно.

Чтобы понять суть происходящего во взаимодействиях объектов имеющих электрические заряды мы вынуждены несколько отступить от темы разговора. Структура электрона, как и структура любого другого ФО существует в «среде» ОСМ. Поэтому очень важно знать, как устроен элемент ОСМ.
В предыдущей статье уже отмечалось, что разнознаковые полукванты входящие в состав элемента ОСМ должны компенсировать проявление друг друга, чтобы объект приобрел истинную (в том числе и электрическую) нейтральность. Это значит что «уравновешивают» друг друга в своем противостоянии не только встречно направленные полукванты одного вида, но и однонаправленные полукванты разных видов. Это значит, что связь между полуквантами в элементе ОСМ разнообразна и многогранна.
По существу разделять полукванты в элементе ОСМ по знаковому признаку как мы это делали (значительно упрощая действительность) при анализе структуры электрона здесь не получится. Реальная связь между полуквантами в ОСМ такова, что они буквально не могут существовать друг без друга. Они представляют собой одно целое, стороны одной действительности. При этом ни одно из таких совокупных взаимодействий, в которых участвуют полукванты ОСМ нельзя однозначно рассматривать как, безусловно, внутреннее или внешнее. (Что вполне допустимо в случае со структурой электрона.). Они абсолютно идентичны. Поэтому определение их статуса абсолютно субъективно т. к. решающую роль будет иметь позиция наблюдателя (субъекта).
Любое взаимодействие можно рассматривать как центральное и структурообразующее и вместе с тем как внешнее с другими элементами ОСМ.
Поэтому есть все основания считать структуру ОСМ непрерывной, состоящей из своего рода «узелков» в качестве которых выступают взаимодействия. Эти взаимодействия материи находящейся в основном состоянии однотипны по принципам внутренней организации, материальному содержанию и поэтому не имеют отличительных признаков.

Конечно, все вышеизложенное о предполагаемой структуре ОСМ может быть интересно для читателя. Но для нас сейчас важно только одна деталь — зависимость интенсивности проявления одного вида полуквантов ОСМ от наличия нейтрализующих это проявление однонаправленных с ними полуквантов другого вида. Что все это значит? Только одно – если разнознаковые однонаправленные полукванты равны, то они полностью нейтрализуют друг друга. Если же один вид полуквантов начинает доминировать, то образуется зарядовое движение что мы и наблюдаем в электроне.

«Отталкивание» электронов.

Фактор доминирования одного вида полуквантов над другим очень важен для объяснения принципа организации внутреннего движения в электроне.
Не менее важен он и для объяснения механизма взаимодействия между ЗСМ. Например, между двумя электронами. Зная организацию внутреннего движения в электроне не трудно понять, что произойдет с ним, когда на смену его нейтрального взаимодействия с ОСМ придет взаимодействие с тождественным по знаку ЗСМ.
Их несовместимость приведет к точно такому же преобразовательному взаимодействию, что было у них до этого с ОСМ. И результат его будет таким же – преобразование импульса взаимодействующих полуквантов.
Единственное отличие будет состоять в том, что это взаимодействие будет «преждевременным» и произойдет оно на меньшем удалении от месторасположения предшествующих центральных взаимодействий в ЗСМ.
Следовательно, в зоне контакта электронов трансформация зарядового движения наступит раньше, чем с противоположной стороны (в зоне их взаимодействий с ОСМ). В результате произойдет смещение последующего центрального преобразовательного взаимодействия в каждом из электронов.
Не трудно догадаться – в каком именно направлении произойдет это смещение – в направлении друг от друга. Также не сложно понять, что данное смещение центров электронов равнозначно перемещению их друг от друга в пространстве.
Таков механизм «отталкивания» тождественных ЗСМ , в данном случае двух электронов. Как видим, он прост и не требует привнесения в содержание ЗС для его реализации никаких дополнительных сущностей.
Конечно, здесь дана упрощенная трактовка процесса «отталкивания» без учета энергетической составляющей. Но что самое главное — без учета взаимодействия с ОСМ.

«Притяжение» электрона и позитрона.

Посмотрим теперь, нуждаются ли электрически разнознаковые ЗСМ (электрон и позитрон) в каких-либо связующих «веревочках» для реализации «притяжения» или передачи энергетических импульсов.
Как уже отмечалось однонаправленные разнознаковые полукванты в ОСМ практически полностью нейтрализуют друг друга. Связь между полуквантами сохраняется и при переходе ОСМ в зарядовое состояние.
Только в результате нарушения количественного равновесия между полуквантами исчезает и нейтральность присущая им в ОСМ. Один вид полуквантов становится доминирующим, а что происходит с другим? Очевидно, его нейтрализация еще больше усиливается .
Естественно эти изменения не могут не проявиться во взаимодействии разнознаковых ЗСМ. И если во взаимодействии тождественных ЗСМ преобразование преобладающего вида полуквантов наступает раньше чем при аналогичном взаимодействии этих ЗС с ОСМ, то при взаимодействии разнознаковых ЗС будет наблюдаться обратный эффект .
Преобразующее взаимодействие в зоне их контакта будет запаздывать относительно аналогичного взаимодействия с ОСМ. Соответственно произойдет смещение последующих центральных взаимодействий в каждом из ЗСМ в направлении друг к другу. А это значит, что объекты должны пространственно переместиться в направлении друг к другу.
Перемещение объектов действительно произойдет, но только не друг к другу, а друг В друга! Данное уточнение основано на положении КНБ о неизбежности непосредственного контакта при возникновении взаимодействия между ФО.
Следовательно, если уже взаимодействующие объекты перемещаются встречно, то это может означать только одно – их пространственное совмещение , а не формальное сближение.
Неверным было бы считать, что вследствие совмещения разнознаковых объектов может произойти какое-то «удвоение» действительности. Ничего подобного — совмещаемые объекты прекрасно дополняют друг друга, но материальная основа их существования (ОСМ) будет оставаться прежней. Пространственно совместимы структуры ЗСМ, но не материя . И чем глубже будет их взаимопроникновение, тем меньше будет противостояние структур (до момента возможной их аннигиляции).
Таким образом, мы видим, что для реализации «притяжения» нет никакой необходимости в связующих нитях, посредством которых объекты могли бы притянуть друг друга. Нет необходимости и в противоестественной (обратной по преобразовательной сути «отталкиванию») и, следовательно, алогичной передаче энергетического движения посредством виртуальных фотонов. В основе процесса «притяжения» лежит тот же самый механизм преобразовательного взаимодействия (а точнее совокупности взаимодействий) что и в основе «отталкивания».

Однако объяснение механизмов как «отталкивания» так и «притяжения» будет будет неполным без учета взаимодействий объектов не только между собой, но и с ОСМ в противоположных направлениях. Эти взаимодействия присутствуют всегда, но только при наличии зарядовых взаимодействий начинает проявляться их роль как движущих факторов.
Так при «отталкивании» величина противостояния в этих взаимодействиях оказывается меньше чем величина противостояния электронов, а при «притяжении» эта же величина будет больше противостояния электрона и позитрона. В результате ФО начинают смещаться по линии наименьшего сопротивления в первом случае друг от друга, во втором — друг в друга.
Результат относительного ослабления противостояния разнознаковых ФО в их взаимодействии наглядно можно представить как процесс «проваливания» их друг в друга или «вдавливания» друг в друга внешним взаимодействием с окружающим ОСМ. Но эти наглядные образы не совсем верно отражают суть происходящего. В них не находит отражение многоплановость причин происходящего. Ведь фактически «притяжение» объектов (как впрочем, и «отталкивание») это результат не одного и даже не двух конкретных взаимодействий, а комплекса всесторонних взаимодействий ФО с окружающей их материей.

Предварительные итоги.

Благодаря практически полной взаимной и всесторонней компенсации полуквантов среда ОСМ электрически нейтральна. Однако достаточно через преобразование усилить или ослабить одну из содержательных составляющих (один вид полуквантов) ОСМ как равновесие нарушается, и оно переходит в ЗСМ.
Естественно это выражается не только в усилении проявления преобладающего вида полуквантов, но и ослаблении однонаправленного с ним противоположного вида полуквантов.
В электрическом заряде электрона находит выражение его способность вступать во внешние преобразующие взаимодействия с разной степенью активности.
Проявление этого свойства непосредственно связано со свойствами другого взаимодействующего с ним ФО. При этом содержание взаимодействующих сторон может проявлять себя по разному. Поэтому зарядовое свойство можно определить как взаимное изменение интенсивности проявления отдельных сторон содержания ФО при их взаимодействии.
Ничего таинственного в реализации «отталкивания» и «притяжения» электрически заряженных элементарных ФО нет.
В природе на элементарном уровне сами эти явления как таковые отсутствуют — это только внешнее проявление глубинных процессов. В основе которых лежит преобразующее взаимодействие несовместимых сторон. Поэтому принципиально механизм реализации «отталкивания и «притяжения» ничем не отличим. Единственное различие заключается в степени противостояния объектов, в величине их несовместимости.

«Спин» электрона.

Если исходить из положения о тождественности всех электронов то, рассуждая строго логично, следует признать что никакого свойства, которое позволяло бы разделить все электроны на два типа не может быть.
И действительно, поскольку свойства характеризуют содержание объекта, то отличие в чем-то свойств электронов будет свидетельствовать об их содержательном различии. Это противоречит положению о полной тождественности всех электронов.
С позиций КНБ структура электрона абсолютно прозрачна и обнаружить в ней «нечто» что могло бы послужить основанием для предположения о структурном или содержательном различии электронов (по крайней мере, на данном уровне развития наших представлений о нем) не удастся.
Поэтому есть все основания утверждать об отсутствии у электронов свойств, которые позволяли бы разделить их на отдельные группы. Следовательно, и «спин» как свойство у всех электронов должен быть одинаковый.
С другой стороны тождественность структур всех электронов не мешает им вступать во взаимодействие между собой находясь в разных фазах своего внутреннего существования. Именно наличие внутренней «пульсации» содержания ЗС позволяет разрешить, казалось бы, неразрешимую дилемму с различными «спинами» у электронов.
Наличие двух фаз во внутренних преобразовательных процессах ЗС вносит разнообразие в их отношения. Обобщая возможные варианты развития событий при взаимодействии ЗС, выделим две противоположные ситуации.
Первая – фазы существования взаимодействующих ЗС совпадают.
Вторая – структурообразующие движения во взаимодействующих ЗС находятся в противофазе.
Оба варианта взаимодействий приведут к одному и тому же результату – «отталкиванию», но в деталях они будут отличаться. Наименее противоречивым (до определенного момента) будет отношение между ЗС, чьи внутренние зарядовые движения находятся в противофазе. Поэтому сближение таких объектов будет максимально возможным.
При совпадении фаз существования взаимодействующих электронов их противостояние будет наоборот максимальным. Поэтому при прочих равных условиях их сближение в сравнении с первой ситуацией будет минимальным.
Очевидно, это различие в результатах взаимодействий между электронами и позволяет утверждать о наличии у них разных спинов.
Вывод — «спин» является сравнительной характеристикой взаимодействующих объектов. Спин отдельного электрона теряет свою определенность.
Сказать заранее до взаимодействия какой конкретно у электрона «спин» нельзя. Можно считать, что его просто нет.
Непонимание фактора зависимости, подчиненности свойств материальному содержанию объекта может привести к серьезным трудностям в формировании представлений о ФО. Наличие у ФО каких-либо характеристик (массы, энергии, заряда), тем более, если они имеют константную величину, часто ассоциируется в сознании субъекта с самим материальным содержанием объекта. Якобы свойства присутствуют в нем.
Свойства воспринимаются как дополнительные сущности, которые имеются у объекта кроме его материального содержания или входящие в состав его материального содержания в качестве отдельных элементов.
Однако это не так, свойства могут проявляться с различной интенсивностью (в зависимости от характера взаимодействия), а порой и полностью исчезать с прекращением соответствующих взаимодействий. Содержание объекта при этом, по крайней мере, количественно может оставаться неизменным.
Вывод – «ареал обитания», область существования свойств это всегда процесс взаимодействия, вне его свойства не могут ничем и ни в чем себя проявить. Фактически свойства, которые мы считаем характеристикой отдельного объекта, являются показателем процесса взаимодействия, а подчас и целой совокупности взаимодействий.

Дуализм свойств электрона.

Прежде чем перейти непосредственно к «дуализму» свойств электрона рассмотрим некоторые стороны отношений электрона с фотоном.
В предыдущей статье уже отмечалось отсутствие энергетического движения в структуре электрона. Это дает основания для утверждения об отсутствии у электрона и способности обладать энергией. (Здесь энергия рассматривается как свойство присущее исключительно энергетическим объектам – фотонам).
Вообще понятие энергии в физике имеет двойной смысл.
С одной стороны оно отожествляется с энергетическим содержанием самого объекта. С другой, энергия рассматривается как свойство того же самого объекта.
Без сомнений подобное объединение ничем не может быть оправдано. Здесь надо определяться: либо энергия это содержание ФО, либо его свойство – третьего не дано.
С точки зрения автора энергия – это свойство энергетического объекта , а не его содержание. Поэтому излучать или поглощать непосредственно энергию ФО не может. Он может только проявлять свою энергичность.
Конечно, энергию, как и любое другое свойство можно потерять или приобрести, но только через преобразование материального содержания объекта, его количественное изменение.
Без физического процесса перемещение свойства «энергия» невозможно. Поэтому когда говорят об излучении или поглощении энергии обычно имеется в виду количественное изменение материального содержание объекта, которому присуще энергетическое движение.
По существу для организации внутреннего движения электрона в энергии нет никакой необходимости. А вот для проявления свойств электрона энергетическое движение и, следовательно, энергия необходимы.
Достичь этого не сложно – достаточно электрону объединиться с фотоном. Однако здесь есть одна тонкость – «приобретая» энергетическое движение электрон перестает быть самим собой и, следовательно, утрачивает свои изначальные свойства.
Несмотря на то, что в физике пространственно перемещающийся электрон рассматривается как электрон «обладающий» энергией на самом деле это не электрон, а новый ФО.
Электрон входит в состав этого объекта в качестве элемента. Поэтому фактически электрон, объединившись с фотоном, не только не приобретает новые свойства, но и теряет свойства присущие ему изначально. Это происходит всегда и со всеми ФО, которые посредством взаимодействия образуют новое целое – систему. Ни содержание элементов системы, ни их свойства не сохраняют автономность.
Это значит, что объединенные свойства не суммируются, а трансформируются в новые совокупные свойства присущие системе как целому. Таким образом, новый ФО приобретает не только энергию присущую фотону, но и массу, и заряд электрона. Образуется новый ФО, который условно можно назвать «фотоно-электроном» или энергозарядовым состоянием (ЭЗС). Этот ФО будет обладать соответствующими ему (и только ему!) объединенными свойствами, в том числе и «энергомассой».

Вывод – при образовании системы: электрон + фотон прежние свойства элементов системы не сохраняются. Поэтому выражение «движущийся электрон» также безграмотно, как и выражение «покоящийся фотон».
Таких объектов в природе не существует, если только мы не понимаем под ними систему (ЭЗС) с присущей этой системе свойством «энергомассой».

Анализируя структуру и свойства электрона, мы рассматривали электрон, так сказать в «чистом» виде. Электрон как ФО, который участвует во внешних взаимодействиях (без этого он не может существовать!), но не входит в состав более крупной физической организации, системы.
Данный подход вызван необходимостью рассмотреть не свойства какой-то системы, а свойства конкретного элементарного объекта – электрона. Понятно, что для возникновения взаимодействия электрона с любым объектом (кроме ОСМ) и, следовательно, для проявления свойств необходимо пространственное перемещение хотя бы одного из них. Это значит что наличие энергетического движения у взаимодействующих объектов обязательно. Однако, упрощая ситуацию, мы игнорируем этот факт, абстрагируемся от него.

Перейдем к рассмотрению непосредственно «дуализма» свойств электрона.
Анализ организации внутризарядового движения электрона показал, что в течение одного периода своего существования он испытывает удивительные метаморфозы. Казалось бы, соответственно должны изменяться и свойства электрона.
Однако, несмотря на своеобразную «двуликость» содержания электрона никакими исключающими друг друга свойствами он не обладает. Противопоставление электрона как «частицы» и как «волны» чисто условно. Хотя бы, потому что его содержание качественно и количественно в моменты проявление этих «свойств» остается неизменным, а сами изменения содержания электрона последовательны во времени.
Поэтому в дальнейшем будет говорить только об изменчивости свойств электрона в процессе его существования, а не об их двойственности.

Как уже отмечалось в предыдущей статье, электрон по своей природе не является волной — он природный гармонический осциллятор. Поэтому наблюдаемые в опытах по «дифракции» и «интерференции» электрона свойство «волны» проявляет на самом деле не электрон, а система: электрон + фотон. Только благодаря постоянной связи с фотоном электрон, в составе нового ФО, приобретает волновые свойства. Значит, если рассуждать строго, следует признать, что «корпускулярно — волновой дуализм» свойств как таковой не присущ электрону.
В дальнейшем речь пойдет о «фотоно-электроне » — системе состоящей из энергетического и зарядового состояний материи, т.е. о энергозарядовом состоянии материи (ЭЗСМ).

Конечно, при анализе опытов с ЭЗСМ подтверждающих их «волновой» характер нужно было бы учитывать все реальные обстоятельства происходящего. В частности то, что в процессе участвует не “однофазовая” абстрактная копия электрона, а объективно существующий “двухфазовый” электрон. Не мешало бы иметь реальные представления о структуре фотона, с которым электрон образует систему, а также иметь более четкие представления о строении мишени. Но, к сожалению, представить во всей полноте происходящее в экспериментах, на основе имеющихся знаний, не удастся. Поэтому ограничимся общими соображениями, основанными на элементарной логике.

Начнем с прохождения ЭЗСМ через две щели. Поскольку никакая мистика в науке неуместна, сразу признаем этот факт. Из этого конечно не следует, что ЭЗС в этот момент состоит из двух половинок. И электрон, и фотон в составе этой системы всегда сохраняют свою целостность.
Итак, в начальный момент прохождения ЭЗСМ в виде движущегося электрона через мишень, очевидно ФО, находится в фазе внешнего зарядообразующего взаимодействия.
Это, кстати, позволяет сделать определенные выводы о размерах ЭЗС в момент наибольшего «расширения» электрона. Они будут сопоставимы с расстоянием между отверстиями в мишени. В дальнейшем продвижении объекта через мишень их структуры должны находиться в состоянии противофаз. Это позволит ЭЗС с наименьшими изменениями достичь другого края мишени.

Результат, который будет наблюдаться на экране, полностью зависит от расстояния от мишени до экрана. Если ФО вступит во взаимодействие с экраном в состоянии совпадающих фаз, то будет наблюдаться пик проявления «энергомассовых» свойств движущегося электрона именно по центру экрана относительно расположения отверстий в мишени. Произойдет отражение ЭЗС от экрана.
Если они вступят в контакт в состоянии противофаз, то ФО проникнет вглубь экрана, и мы ничего не увидим.
При отклонении направления движения ФО от прямолинейного, расстояние до экрана будет меняться. Будет меняться и результат взаимодействий, т.к. ФО будет достигать экрана в разных фазах.
Таким образом, будет создаваться картина аналогичная наблюдаемой при интерференции волн. Однако пусть читатель сам поразмышляет — можно ли данный эффект от взаимодействий движущегося электрона с экраном рассматривать как интерференцию его самого с собой.
Иными словами, нужно выяснить — может ли интерферировать одиночная волна? Учитывая, что согласно положениям классической физики для получения данного эффекта необходимо наложение волн друг на друга.

Для объяснения «дифракции» движущегося электрона при прохождении его через одно отверстие к сказанному мало, что можно добавить.
Логично рассуждая, следует предположить, что в начальный момент прохождения мишени ФО должен находиться в состоянии “частицы”, либо просто в противофазе с состоянием мишени.
При выходе из мишени в случае отклонения движения от прямолинейного ФО совсем не нужно обладать способностью “огибать” препятствие. Ему достаточно быть в противофазе с содержанием мишени, чтобы пройти сквозь нее практически беспрепятственно. Конечно, структура и размеры препятствия должны быть соответствующими частоте колебаний в структуре ФО.

Итоги.

Масса и заряд электрона, наблюдаемые в течение времени значительно превышающего частоту его собственных колебаний выглядят как сохраняющиеся, постоянные величины. Но в течение одного периода колебательных движений в структуре ЗС интенсивность проявления свойств может меняться от максимума, практически до нуля.
Электрон в фазе «сходящихся» полуквантов практически не наблюдаем и не проявляет никаких свойств (за исключением пожалуй заряда).
Все известные физике свойства электрона можно отнести к фазе «расходящихся» полуквантов. В результате отдельная фаза периода существования электрона воспринимается субъектом как полноценный физический объект. Поэтому мы вынуждены при анализе свойств электрона его существование в фазе «расходящихся» полуквантов подразделять на две своего рода «подфазы». В одной из них (на начальной стадии расширения) электрон будет иметь практически «монолитное» строение, представляя собой «частицу». В другой (в максимальной стадии расширения) благодаря неопределенности размеров и «рассеиванию» содержания в пространстве ОСМ электрон предстанет в виде «волны».
Иными словами электрон в начальной стадии расширения предстает для внешнего наблюдателя в виде точечного излучателя движущейся материи , который продуцирует «расходящиеся» полукванты одного вида.
Из-за практической ненаблюдаемости внешнего преобразующего взаимодействия границы электрона в стадии максимального «расширения» становятся призрачными.
Различия между электроном и полем пространственной деформации ОСМ, а также и с собственно содержанием ОСМ стираются. В результате становится абсолютно неясным – откуда «однофазовый» электрон «черпает» зарядовое движение для реализации процесса «излучения» своего материального содержания.
Тем более необъяснимо появление энергии, которой у «покоящегося» электрона нет, (и не может быть в принципе) но, которую, согласно существующей физической теории, электрон должен безвозвратно излучать в окружающее пространство. (Здесь под «энергией» подразумевается энергетическое содержание фотона.)

В связи с таким односторонним восприятием структуры электрона возникает ряд проблем в современной теоретической физике.
В частности представления о природе электрона основанные на математических моделях, которые появляются вследствие обобщения всего лишь наглядного, внешнего проявления одной стороны содержания электрона алогичны по своей сути.
Они требуют отказаться от норм формальной логики, мыслить не просто оригинально, а «нетрадиционно».
Ни к чему кроме как к увеличению количества пациентов психиатрических клиник это привести не может. Поскольку представить ФО который одновременно является и волной и частицей никакой здравомыслящий субъект не в состоянии.

В самих математических моделях призванных описывать явления природы в соответствии с оригиналом появляются несоразмерности и бесконечности по целому ряду величин (в том числе и по массе, заряду, размерам и энергии). В борьбе с этими «расходимостями» применяются хитроумные способы (в частности теория перенормировок), призванные подогнать теорию под экспериментальные данные.
Это напоминает чем-то попытки школьника младших классов решить математическую задачу любым способом, после того как он узнал ответ в конце учебника.
Все эти «сложности» вполне объяснимы т.к. теоретическая физика вынуждена объяснять явления, которые в принципе не объяснимы с позиций современной теории.

Скорее всего, физическая действительность богаче и разнообразнее наших самых буйных фантазий и свойства материи даже на элементарном уровне (в особенности ОСМ) многогранны и неисчерпаемы.
Вероятно не только электрон во всей полноте своего структурного содержания, но и многое другое из реалий физического мира ускользает от нашего внимания. Но уже сейчас можно сказать, что ничего мистического или исключительно непознаваемого в явлениях микромира нет.

В физике твёрдого тела, эффективной массой частицы называется динамическая масса, которая появляется при движении частицы в периодическом потенциале кристалла. Можно показать, что электроны и дырки в кристалле реагируют на электрическое поле так, как если бы они свободно двигались в вакууме, но с некой эффективной массой, которую обычно определяют в единицах массы покоя электрона me (9.11×10−31 кг). Она отлична от массы покоя электрона. Эффективная масса определяется из аналогии со вторым законом Ньютона помощью квантовой механики можно показать, что для электрона во внешнем электрическом полеE: де a - ускорение, - постоянная Планка, k - волновой вектор, который определяется из импульса как k =, ε(k) - закон дисперсии, который связывает энергию с волновым вектором k. В присутствии электрического поля на электрон действует сила, где заряд обозначен q. Отсюда можно получить выражение для эффективной массы m * :

Для свободной частицы закон дисперсии квадратичен, и таким образом эффективная масса является постоянной и равной массе покоя. В кристалле ситуация более сложна и закон дисперсии отличается от квадратичного. В этом случае только в экстремумах кривой закона дисперсии, там где можно аппроксимировать параболой можно использовать понятие массы. Эффективная масса зависит от направления в кристалле и является в общем случае тензором. Те́нзор эффекти́вной ма́ссы - термин физики твёрдого тела, характеризующий сложную природу эффективной массы квазичастицы (электрона, дырки) в твёрдом теле. Тензорная природа эффективной массы иллюстрирует тот факт, что в кристаллической решётке электрон движется не как частица с массой покоя, а как квазичастица, у которой масса зависит от направления движения относительно кристаллографических осей кристалла. Эффективная масса вводится, когда имеется параболический закон дисперсии, иначе масса начинает зависеть от энергии. В связи с этим возможна отрицательная эффективная масса. По определению эффективную массу находят из закона дисперсии Где- волновой вектор,- символ Кронекера,- постоянная Планка. Электрон. Электро́н - стабильная, отрицательно заряженная элементарная частица, одна из основных структурных единиц вещества. Является фермионом (т.е. имеет полуцелый спин). Относится к лептонам (единственная стабильная частица среди заряженных лептонов). Из электронов состоят электронные оболочки атомов, где их число и положение определяет почти все химические свойства веществ. Движение свободных электронов обусловливает такие явления, как электрический ток в проводниках и вакууме. Электрон как квазичастица. Если электрон находится в периодическом потенциале, его движение рассматривается как движение квазичастицы. Его состояния описываются квазиволновым вектором. Основной динамической характеристикой в случае квадратичного закона дисперсии является эффективная масса, которая может значительно отличаться от массы свободного электрона и в общем случае является тензором. Свойства Заряд электрона неделим и равен −1,602176487(40)×10−19 Клкг - масса электрона.Кл - заряд электрона.Кл/кг - удельный заряд электрона.спин электрона в единицахСогласно современным представлениям физики элементарных частиц, электрон неделим и бесструктурен (как минимум до расстояний 10−17 см). Электрон участвует в слабом, электромагнитном и гравитационном взаимодействиях. Он принадлежит к группе лептонов и является (вместе со своей античастицей, позитроном) легчайшим из заряженных лептонов. До открытия массы нейтрино электрон считался наиболее лёгкой из массивных частиц - его масса примерно в 1836 раз меньше массы протона. Спин электрона равен 1/2, и, таким образом, электрон относится к фермионам. Как и любая заряженная частица со спином, электрон обладает магнитным моментом, причем магнитный момент делится на нормальную часть и аномальный магнитный момент. Иногда к электронам относят как собственно электроны, так и позитроны (например, рассматривая их как общее электрон-позитронное поле, решение уравнения Дирака). В этом случае отрицательно заряженный электрон называют негатроном, положительно заряженный - позитроном. Находясь в периодическом потенциале кристалла, электрон рассматривается как квазичастица, эффективная масса которой может значительно отличаться от массы электрона. Свободный электрон не может поглотить фотон, хотя и может рассеять его (см. эффект Комптона). Дырка. Ды́рка - квазичастица, носитель положительного заряда, равного элементарному заряду в полупроводниках. Определение по ГОСТ 22622-77: Незаполненная валентная связь, которая проявляет себя как положительный заряд, численно равный заряду электрона. Понятие дырки вводится в зонной теории для описания электронных явлений в не полностью заполненной электронами валентной зоне. В электронном спектре валентной зоны часто возникает несколько зон, различающихся величиной эффективной массы и энергетическим положением (зоны легких и тяжёлых дырок, зона спин-орбитально отщепленных дырок).