原子中的電子的能量的量化。 在由慢中子一個反應器中生產能量的方法

這篇文章談論什麼能量的量化和這種現象的意義在於現代科學。 它顯示了能量的離散性的發現的歷史，並且也表現出量化原子的範圍。

物理學的終結

在十九世紀後期，面對科學家們的困境：技術當時現有水平，所有的物理定律可能被發現，描述和研究。 誰曾在科學高度發展能力強的學生，老師建議不要選擇物理。 他們認為，榮耀了不再可能，只有對小微小的細節研究的日常工作。 它更適合細心的男人，不優。 然而，這是更有趣的圖片是發現了機會，以反映。 這一切都始於一個簡單的不一致性。 首先，它原來的光不太固體：在一定條件下，氫的燃燒留在線路而不是一個點的塔板數。 此外，據發現，氦的光譜具有比氫譜更多的線路。 後來又發現一個恆星的線索是從別人不同。 和純粹的好奇心迫使研究人員手動將一個經驗陸續在尋找問題的答案的。 在商業使用他們的發現，他們都沒有想到的。

普朗克和量子

幸運的是，在物理上這突破是伴隨著數學的發展。 由於發生了什麼配合到極其複雜公式的解釋。 1900年，瑪克斯木板，上絕對黑體輻射的理論工作，發現，能量是量子化。 簡單介紹一下這句話的意思是很簡單的。 任何基本粒子只能在某些特定的條件。 如果造成粗糙的模型，計數器可能會顯示1，3，8，13，29，138的所有其它數值的這種狀態是不是他們之間可用。 造成這種情況的原因，我們將在稍後透露。 但是，如果你潛入這個發現的故事，值得指出的是，科學家認為生命的最後的能量量化僅僅是一個方便的數學技巧，是不是一個嚴重的物理意義賦予。

波和重

二十世紀的開始充斥著有關基本粒子的世界的發現。 但最大的謎團是下面的悖論：在某些情況下，粒子的行為像質量（因此聲勢）的對象，而一些 - 像浪潮。 經過長期不懈的糾紛已經得出的結論不可能的：電子，質子和中子同時具有這些特性。 這種現象被稱為波粒二象性（在俄羅斯科學家的演講兩百年前的微粒子稱為顆粒）。 因此，電子是一個一定質量，因為它在一個波的特定頻率的塗片。 電子圍繞原子核旋轉，無限強加給彼此波。 因此，僅在距中心（其依賴於波長）一定距離，所述電子波旋轉時，不相互抵消。 最小值 - 當在所述施加電子波的“頭部”上的“尾巴”的高點與最大值和最小值重合出現這種情況。 這解釋了原子的能量的量化，即，明確定義的軌道的存在，其中電子可以存在。

在真空中球nanokon

然而，真正的系統是極其複雜的。 服從在氫和氦如上所述可以進一步理解電子軌道系統的邏輯。 然而，從那時起，需要相當複雜的計算。 要了解如何理解現代學生的學習粒子的能量量化在勢阱。 首先，選擇一個坑一個電子模型的理想形式。 為了解決這些薛定諤方程是能量水平在其中電子即可。 學習來尋找相關性，引入更多的變量之後：所述阱的寬度和深度，所述能量和電子的頻率失去其定性，增加複雜性方程。 此外坑形狀被改變（例如，變得正方形或齒形輪廓，其邊緣失去其對稱），取具有所需特性的假想的基本粒子。 然後才學會解決其中出現的真正的原子，甚至更複雜的系統的輻射能量量化的問題。

衝擊勢頭

但是，能量的水平，例如，電子 - 或多或少明顯的價值。 所有，在這種或那種方式，但似乎集中供熱電池的能量越高，在公寓裡的溫度就越高。 因此，能源的量化仍有可能想像的心靈。 也有在物理概念，使意義直觀困難。 動量是產品宏速度接地（不要忘記，速度和兩者的動量 - 矢量幅度，即獨立於方向的）。 這是由於衝動很明顯，平均值緩緩飛來石只留下瘀傷，如果你陷入一個男人，那麼作為一個小子彈，在高速發射，突破了身體。 在微相同的脈衝 - 這是使得表徵與周圍空間的粒子的關係，以及它的屬性導航，並與其他粒子相互作用的量。 後者是直接依賴於能量。 因此，變得清楚的是能量和粒子的動量的量化必須互連。 此外，常數h，這表明的物理現象可能的最低部分和示出的離散值包括在式和在納米世界的粒子的能量和動量英寸 但即使是從直觀的認識更遙遠的一個概念 - 動力。 它指的是旋轉體和意思的質量和旋轉角速度。 回想一下， 角速度 指示旋轉的每單位時間的大小。 角動量也能夠報告所述旋轉體物質的分配方法：用相同質量對象，但為中心旋轉軸線上或周圍將有不同的角動量。 正如讀者可能已經猜到，在原子世界的角動量能量量化。

Quantum和激光

獨立能源等數量明顯開口的影響。 世界上的詳細研究只是可能由於量子。 研究材料的現代方法，運用不同的材料，甚至科學的創建它們 - 理解什麼能量量子化的自然延伸。 工作原理和使用激光的 - 也不例外。 一般地，激光包括三個基本要素：工作流體，以及一個泵浦反射鏡。 選擇所述工作流體，使得存在兩個相對靠近對於電子的電平。 這些水平的最重要的標準是他們的電子的壽命。 這是電子是多少能夠在特定狀態下生存之前進入較低和穩定的位置。 兩個層次的應該更長壽上。 然後抽（常 - 一個標準燈泡，有時 - 紅外）給出了電子具有足夠的能量，所有的人都聚集在能量上水平，積累了那裡。 這就是所謂的粒子數反轉水平。 此外，一些一個電子移動到下和穩態與光子的發射，導致向下的電子的破壞。 該方法的特徵是，如此獲得的所有光子具有相同的波長和相干。 但是，工作流體通常是足夠大的，它產生的定向在不同的方向流動。 反射鏡的作用是僅過濾出光子的那些流，其具有相同的方向。 其結果是，輸出的是同一波長的相干波的窄強光束。 起初，這只是一個固體被認為有可能。 第一激光是剛玉作為工作液。 現在，有所有種類和類型的激光器 - 液體，氣體，甚至化學反應。 正如讀者所看到的，在這個過程中的主要作用是由吸收和光的發射由原子播放。 在這種情況下，能量的量化僅僅是一種描述的理論基礎。

光，電

回想一下，在從一個軌道到另一原子的電子的躍遷伴隨任一個發射或能量的吸收。 此能量顯示為光或光子的光子。 形式上，光子是顆粒，但對納米世界的其他居民是不同的。 光子沒有質量，但勢頭。 他證明了它尚未俄羅斯科學家列別捷夫在1899年，清楚地表明光的壓力。 光子只存在於運動，其速度是光速。 這是我們的宇宙物體以最快的速度。 光速 （典型地通過一個小的拉丁語“C”表示）約為每秒300000公里。 例如，我們的銀河系的大小（不是空間的標準非常大）約為十萬光年。 此事面對，光子完全給他他的力量，彷彿溶解在此。 光子能量，其被釋放或吸收在電子的過渡從一個軌道到另一個依賴於軌道之間的距離。 如果是小 - 中脫穎而出，低能量的紅外線，如果大 - 紫外線獲得。

X射線和γ射線

紫外線後的電磁範圍包括倫琴和γ輻射。 通常它們的波長，頻率和能量重疊在相當寬的範圍內。 也就是說，有一個與5皮米的波長和伽瑪光子相同的波長的X射線光子。 他們只是在準備的方式不同。 倫琴發生在非常快的電子的存在，並且只有在崩解和核的聚結的過程中獲得的伽馬輻射。 X射線被分為輕度（半透明人體肺部和骨骼的幫助下）和硬盤（通常只需要用於工業或研究目的）。 如果非常強烈的加速電子，然後突然減慢其（例如，發送了堅實的），它會輻射X射線光子。 在這些電子與靶原子的物質的碰撞，電子從下殼中拉出。 電子上殼體採取自己的位置，所述過渡也發射X射線。

伽馬射線發生在其他情況下。 原子的原子核，即使它們由許多基本顆粒的，還有一個特點是尺寸小，並且因此，它們趨向於能量量化。 核的過渡激發態到下側，右側，並伴有γ射線的發射。 反應或核聚變的任何崩潰發生，包括伽瑪光子的出現。

核反應

略高於我們提到，原子核也受到了量子世界的規律。 但也有自然產生的物質，大核，它們變得不穩定。 他們往往會分解成更小，更堅固耐用的部件。 這些，因為讀者已經猜到，是，例如，钚和鈾。 當我們的星球從原行星盤形成，出現了一定量的放射性物質。 由於他們腐朽隨著時間的推移，轉化成其他的化學元素。 然而，已經挺過了一些nondecayed鈾，它的量可以判斷，例如，地球的年齡。 對於具有化學元素天然放射性，有作為半衰期時間這樣的特性。 這對於這種類型的原子的剩餘數量將減半的時間段。 钚的半衰期，例如，有一個24000年。 然而，除了天然放射性，還強迫。 如果轟擊重α粒子或中子光原子核，它們破裂。 在這種情況下有三種電離輻射的：α粒子，β粒子，γ射線。 原子核的β衰變導致充電單元的變化。 α粒子採取核2正電子。 γ輻射具有無電荷和電磁場不偏轉，但具有最高的穿透力。 能量量子發生在所有情況下，核。

戰爭與和平

激光，X射線，固體的研究和星星 - 關於量子知識的所有和平應用。 然而，我們的世界充滿了威脅，每個人都希望保護自己。 科學也提供軍事目的。 就連警衛把世界純理論的現象能量量化。 某些離散任何輻射，例如，形成核武器的基礎。 當然，它的應用程序累計戰鬥單位 - 可能讀者會記得廣島和長崎。 所有其他的原因，按下紅色按鈕珍惜它或多或少和平。 由於它始終是對環境的放射性污染問題。 例如，上面指出的钚的半衰期使得在此元素獲得不宜使用很長一段時間的景觀，幾乎地質時代。

水和電線

讓我們回到和平利用核反應。 這，當然，談論借助於電力生產的核裂變。 這個過程是這樣的：

最初作為自由中子，然後將反應器的核心，他們打放射性元素（通常鈾同位素），其經歷α或β衰變。

向該反應尚未在步驟不受控制的傳遞中，反應堆堆芯包括所謂的延遲器。 作為一項規則，它是由石墨棒，這是很好的吸收中子的。 通過調節它們的長度，它可以監測反應的速率。

其結果是，一個元件被轉換成另一種，能量釋放的難以置信量。 這種能量是由填充有所謂的重水（而不是氫氘分子）的罐吸收。 作為與水嚴重污染產品的反應堆芯接觸的結果 放射性衰變。 變廢為這水是最大的問題 核能 的時刻。

第三 - 在第一水迴路在所述第二被置於第二。 第三電路中的水是已經使用安全，並且它轉動渦輪，其產生電力。

儘管遭受了如此大量的直接釋放內核的能量和最終用戶之間的中介的（我們不要忘了幾十電線公里，這也功率損耗），此反應，得到不可思議的力量。 例如，核電站可與多種行業提供電力的整個區域。