Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 40 dotazů obsahujících »elektronu«
10) Náboj atomu vodíku
09. 01. 2007
Dotaz: Dobrý den, zajímalo by mě, jestli je náboj atomu opravdu nulový. Já si totiž
myslím že není, protože nulový by mohl být jedině pokud by vzdálenost protonu od
elektronu byla nulová, tedy měly stejný bod působení. Pokud by tedy opravdu
existovalo nějaké velmi slabé zbytkové elektrické pole, jehož náboj (kladný nebo
záporný) by závisel na pozici protonu a elektronu vzhledem k pozorovateli. A
uvažujeme-li jednoduchý atom vodíku s jedním elektronem a protonem, pak pokud by
se vzhlem k naší pozici nácházel blíže elektron působilo by na nás elektrické
pole záporné a naopak. Pokud bychom tuto úvahu aplikovali na dva atomy vodíku,
které by na sebe těmito zbytkovými náboji působily, tak by se mohlo ze začátku
sice zdát, že je pravděpodobnost, že se budou návzájem odpuzovot nebo přitahovot
stejná a výseldný pohyb byl tedy nulový. Jenže já si myslím, že tomu tak není a
že převahují, i když slabě síli přitažlivé. Vysvětluji si to následujícím
pokusem, vezmemeli dva magnety a otočíme je k sobě stejnými póly a tyto magnety
nebudou nijak omezené, natočí se k sobě vždy sami opačně orientovanými poly.
Myslím si, že podobně je tomu tak i s atomy. Už asi víte k čemu směřuji, je to
gravitační síla, která by byla právě výsledkem těchto sil.Předem děkuji za
odpověď. (Jan Kozák)
Odpověď: Pojďme se na to podívat postupně. Nejprve si představme, že v nějakém prostoru jeden proton a jeden elektron. Celkový náboj v tomto prostoru pak bude skutečně nulový, neboť +1 + -1 = 0. Abychom dokázali postihnout působení takové soustavy dvou opačných nábojů na své okolí, nevystačíme však pouze s jedním číslem (celkový náboj - to je skalární veličina) a zavádíme si proto další charakteristiku zvanou "elektrický dipólový moment" (elektric dipole moment). Elektrický dipólový moment je vektorová veličina p = q·l, kde q je velikost jednoho z nábojů a l je vzdálenost (resp. vektor rozdílu poloh) obou nábojů. Pomocí této veličiny pak dokážeme počítat silové působení na další elektrické náboje v okolí. U složitějších soustav nábojů pak zavádíme ještě další charakteristiky, například kvadrupólový moment.
Vámi nastíněná problematika atomu vodíku je však ještě o trochu složitější. Zde totiž o umístění elektronu nelze říct, kde přesně je - on je totiž s určitou pravděpodobností skoro všude okolo protonu. Atom vodíku v základním stavu proto možná trochu překvapivě nevykazuje dipólový moment. Mechanismus vzájemné vazby dvou atomů vodíku je trochu jiný a k jeho pochopení je třeba alespoň základních znalostí principů kvantové mechaniky.
Gravitační síla se do výše popsaných problémů prakticky nemíchá - je to interakce zcelajiného charakteru a navic je v porovnání s elektromagnetismem o mnoho řádů slabší a tedy zcela zanedbatelná.
Odpověď: Ano a ne, jak se to vezme. Zatímco antičásticí k elektronu je pozitron a třeba k protonu je antiproton, k fotonu ("částici" světla) je antičástice zase jenom foton. Foton je tedy antičásticí sám k sobě a z tohoto pohledu nemá smysl rozlišovat mezi světlem a antisvětlem. Pojem antisvětlo se proto vůbec nepoužívá.
Částic, které jsou identické se svými antičásticemi, existuje více. Příkladem může být třeba intermediální bozon Z0. Jelikož částice mají opačný náboj než k nim příslušné antičástice, jsou všechny takové částice (foton, Z0, ...) elektricky neutrální. Existují však i elektricky neutrální částice, k nimž od nich odlišitelné antičástice existují, například dvojice neutron - antineutron.
Dotaz: Pane Jermář, v otázce „Elektrické nebo magnetické síly“ ze 6.3.2006
vysvětlujete magnetické silové působení mezi dvěma přímými vodiči s paralelními,
resp. antiparalelními proudy jako relativistický efekt, tedy, že vlastně volba
nebo nevolba vektoru B je otázkou souřadnicové soustavy. Jak by se ale podle
Vás dalo pomocí relativity vysvětlit magnetické silové působení na náboj
pohybující se ne rovnoběžně s, ale KOLMO k (nebo od) drátu (v rovině
procházející drátem), jímž protéká proud??????? Dík P (Láda)
Odpověď: Obávám se, že se nám v tomto případě nepodaří vysvětlit jev stejně elegantně, jako v případě rovnoběžných vodičů. Speciální teorie relativity ve svých důsledcích vede k závěru, že vždy existuje inerciální vztažná soustava, z níž se bude nějaký elektromagnetický jev jevit jako čistě elektrický či čistě magnetický - právě toho jsme využili v případě paralelních vodičů. Taková soustava samozřejmě bude existovat i v případě elektromagnetických jevů spojených se dvěma navzájem kolmými vodiči (a tedy v i případě kolmo letícího elektronu), nicméně ona vyjímečná inerciální soustava tentokrát nebude spjata s žádným objektem (v prvním případě jsme ji spojovali s pohybujícím se elektronem). Můžeme tedy takovou soustavu matematicky dopočítat diagonalizací tenzoru elektromagnetického pole, nebude však nijak snadné matematické výsledky jednoduše a intuitivně interpretovat.
Dotaz: Dobry den, muj dotaz se tyka magnetickeho pole. Pokud umistime rovnobezne dve
tyce a pustime jimi stejny proud, vznikne mezi tycemi magneticke pole. Proc ale
magneticke pole mezi elektrony vznika, kdyz jsou elektrony v tycich vuci sobe v
klidu? Resp. magneticke pole vznika pri pohybu elektronu, ale pohybu elektronu
vuci cemu? (Pavel)
Odpověď: Dělení elektromagnetického pole na elektrické a magnetické je jen jakési zjednodušení, které si můžeme dovolit, pokud vše popisujeme z jediné pevně zvolené soustavy (a pak jde o pohyb elektronů vůči této soustavě a magnetické účinky tohoto proudu). Pokud budeme uvažovat o přechodech mezi jednotlivými navzájem se pohybujícími soustavami, budeme muset brát elektromagnetické pole jako jeden celek. Zmíněný příklad s tyčemi protékanými souhlasně orientovaným proudem pak lze vykládat třeba tak, že elektrony jsou vůči sobě skutečně v klidu a pohybují se vůči nim protony (tedy vlastne kladně nabitý zbytek tyče). Co nyní elektrony "vidí"? Pohybující se tyč se musí dle teorie relativity zkrátit (tzv. kontrakce délek), je v ní tedy vyšší hustota protonů (stejný počet v nyní menším, "zkráceném" objemu) než elektronů (ty se přeci nepohybují, kontrakce délek se na nich proto neprojeví). Elektrony tedy vidí v druhé tyči vyšší hustotu protonů než elektronů a budou se s nimi elektrickými silami přitahovat. Původně magnetický jev tedy vykládáme v jiné vztažné soustavě jako jev elektrický.
Výše zmíněná teorie relativity elektrické a magnetické jevy nerozlišuje vůbec. Vektory elektrické a magnetické intenzity zde jsou nahrazeny jedním tenzorem - tenzorem elektromagnetického pole.
