Фотон ба электрон хоёрын гол ялгаа нь электрон масс бол фотон энергийн багц юм.
Электрон бол бараг бүх зүйлд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг субатомын бөөмс юм. Фотон бол квант механикт маш чухал ач холбогдолтой энергийн концепцийн багц юм. Электрон ба фотон бол квант механикийн хөгжлөөр ихээхэн хөгжсөн хоёр ойлголт юм. Эдгээр ойлголтуудын талаар зөв ойлголттой байх, квант механик, сонгодог механик болон холбогдох салбаруудыг зөв ойлгох нь амин чухал юм.
Фотон гэж юу вэ?
Фотон бол долгионы механикт бидний ярилцдаг сэдэв юм. Квантын онолын хувьд долгион нь бөөмийн шинж чанартай байдаг гэдгийг бид ажиглаж болно. Фотон бол долгионы бөөмс юм. Энэ нь зөвхөн долгионы давтамжаас хамаардаг тогтмол хэмжээний эрчим хүч юм. Бид фотоны энергийг E=hf тэгшитгэлээр өгч болно, энд E нь фотоны энерги, h нь Планкийн тогтмол, f нь долгионы давтамж юм.
Зураг 01: Фотоны цахилгаан соронзон цацрагийн хөдөлгөөн
Бид фотоныг энергийн багц гэж үзэж болно. Харьцангуйн онол хөгжихийн хэрээр эрдэмтэд долгион ч бас масстай болохыг олж мэдсэн. Учир нь долгион нь бодистой харилцан үйлчлэлцэх үед бөөмс шиг ажилладаг. Гэсэн хэдий ч фотоны үлдсэн масс нь тэг байна. Фотон гэрлийн хурдаар хөдөлж байх үед харьцангуй масстай E/C2, E нь фотоны энерги, C нь вакуум дахь гэрлийн хурд юм.
Электрон гэж юу вэ?
Атом нь эерэг цэнэгтэй цөмөөс бүрдэх ба цөмийг тойрон эргэлдэж буй бараг бүх масс болон электронуудыг агуулдаг. Эдгээр электронууд нь сөрөг цэнэгтэй бөгөөд цөмтэй харьцуулахад маш бага хэмжээний масстай байдаг. Электрон тайван масстай 9.11 x 10-31 килограмм.
Электрон нь субатомын бөөмийн гэр бүлийн фермионуудад ордог. Түүгээр ч зогсохгүй, тэдгээр нь spin хэлбэрээр хагас бүхэл тоон утгатай байдаг. Спин нь электроны өнцгийн импульсийг тодорхойлдог шинж чанар юм. Электроны сонгодог онол нь электроныг цөмийн эргэн тойронд эргэлддэг бөөмс гэж тодорхойлсон. Гэсэн хэдий ч квант механик хөгжихийн хэрээр электрон мөн долгион шиг ажиллах боломжтой болохыг бид харж байна.
Зураг 02: Устөрөгчийн атом дахь электрон (улаан өнгөтэй) ба атомын цөм (цэнхэр)
Цаашилбал, электрон тодорхой энергийн түвшинтэй. Одоо бид электроны тойрог замыг цөмийн эргэн тойрон дахь электроныг олох магадлалын функц гэж тодорхойлж болно. Эрдэмтэд электрон нь долгион ба бөөмсийн үүрэг гүйцэтгэдэг гэж дүгнэжээ. Бид хөдөлж буй электроныг авч үзэхэд бөөмийн шинж чанараас илүү долгионы шинж чанаруудын зарим нь илүү чухал болдог. Бид харилцан үйлчлэлийг авч үзэхэд бөөмийн шинж чанар нь долгионы шинж чанараас илүү чухал байдаг. Электрон нь – 1.602 x 10-19 C цэнэгтэй. Энэ нь аливаа системийн авч чадах хамгийн бага хэмжээний төлбөр юм. Түүнээс гадна бусад бүх цэнэг нь электроны нэгж цэнэгийн үржвэр юм.
Фотон ба электрон хоёрын ялгаа юу вэ?
Фотон нь энерги зөөвөрлөх үүрэг гүйцэтгэдэг энгийн бөөмсийн нэг төрөл боловч электрон нь бүх атомд байдаг субатомын бөөмс юм. Фотон ба электрон хоёрын гол ялгаа нь фотон нь энергийн багц бөгөөд электрон нь масс юм. Түүгээр ч барахгүй фотонд тайван масс байдаггүй, харин электрон нь тайван масстай байдаг. Фотон ба электрон хоёрын өөр нэг мэдэгдэхүйц ялгаа нь фотон гэрлийн хурдаар явж чаддаг ч электроны хувьд гэрлийн хурдыг олж авах нь онолын хувьд боломжгүй юм.
Түүнээс гадна фотон ба электрон хоёрын өөр нэг ялгаа нь фотон илүү долгионы шинж чанарыг харуулдаг бол электрон илүү бөөмийн шинж чанарыг харуулдаг. Фотон ба электрон хоёрын ялгааг харуулсан инфографикийг доор харуулав.
Хураангуй – Фотон ба электрон
Фотон бол энгийн бөөмс бөгөөд бид үүнийг энергийн багц гэж тодорхойлж болно, харин электрон нь масстай субатомын бөөмс юм. Тиймээс фотон ба электрон хоёрын гол ялгаа нь фотон нь энергийн багц, харин электрон нь масс юм гэж хэлж болно.
