知乎上如何理解电子和电荷?,那么我是如何理解的呢?

18 2022-01-13 09:20

我喜欢物理,是因为我物理总考第一吗?当然不是。首先是我觉得物理课老师讲的每一个字都很滋润。都说到了我的兴趣点上。我想学的本事就藏在物理课里。之后才有了,物理课成绩的肯定,从初中到高中。我都不是靠做题得的第一,就是自己爱瞎想、爱遐想。因为想的多,所以碰上课本上给了我解释,我就记忆深刻,然后按照课本给的逻辑会结合现实反复想、想得更深想得更远。

其中我第一个百思不得其解的问题就是什么是电荷,物理老师怒了,说让我别追着她问了,求求你了老先生。你记住就行了。

到现在我学了很多大学的高数。看了很多关于光、能量等问题的解释。知乎上也说,说不清楚。只是一个概念。那么这个概念如何表述才能让初学者容易接受呢?

电荷是一个抽象概念。看不见、摸不着。你可以说它是一种属性,是一种理论。它存在。能够做试验验证。但是它就是个符号。你知道它在移动,但是你捕捉不到他,只能测试、量化他留下的痕迹。

我们都知道质能可以转换,物质和能量可以量化兑换。物质是看得见摸得着的。有体积、有大小、有颜色(光波、光的频率、折射、反射、光色)、散发出来的一部分如果发生化学反应就有味道。

以下是百度:

普朗克常数记为h,是一个物理常数,用以描述量子大小。在量子力学中占有重要的角色,马克斯·普朗克在1900年研究物体热辐射的规律时发现,只有假定电磁波的发射和吸收不是连续的,而是一份一份地进行的,计算的结果才能和试验结果是相符。这样的一份能量叫做能量子,每一份能量子等于ν为辐射电磁波的频率h为一常量,叫为普朗克常数。在不确定性原理中 普朗克常数有重大地位,粒子位置的不确定性×粒子速度的不确定性×粒子质量≥普朗克常数
千克的定义由普朗克常数决定,其原理是将移动质量1千克物体所需机械力换算成可用普朗克常数表达的电磁力,再通过质能转换公式算出质量。

 

新的观点

物质世界能产生普朗克常数,这一定有所原因。有新的观点认为带电粒子做圆周运动时,只要向心力是与到圆心的距离的三次方成反比,就能产生一个常数,这个常数乘以圆周运动频率等于带电粒子动能。如果电子受到这种向心力,那么这个常数就是普朗克常数。通过对电荷群的研究证实电子是受到这种向心力的。

普朗克电荷大约是基本或电子电荷的11.706倍。

1900年普朗克首先猜出一个关于黑体辐射的公式,跟实验符合的很好。接下来,他利用统计物理学的原理,应用常用的办法,先假设能量是一份一份的,然后在连续化。然而,他算来算去,他发现,有这么一个常数,他想尽各种办法,想消除它,结果这个常数依然顽固的存在着,这个常数的存在,跟经典物理学是有冲突的。

1905年,爱因斯坦提出了光量子的概念,解释了包括光电效应,固体比热等一系列实验,光量子的能量跟频率有一个关系,E=hv,这里的h正是普朗克常数。

1913年,玻尔提出了氢原子的模型,定态和跃迁的概念,他的公式里仍然是这个普朗克常数。

之后,索莫菲提出了旧量子化条件,里面包含着普朗克常数。再往后,玻尔提出对应原理,发展到1925年,海森堡提出了一种不对易的乘法,发展起来矩阵力学,普朗克常数是理论里的一个基本的常数。同时,那几年里,德布罗意提出物质波的概念,当然了,里面是有普朗克常数的,薛定谔在他的基础上,得到了一组微分方程。这样,量子力学的矩阵形式和波动形式都确定起来了,后来人们证明了他们的等价性,进一步把量子力学形式化,得到了几个量子力学的原理,普朗克常数也在其中。

总的来说,通过解释实验数据,人们逐渐认识到,普朗克常数是解释微观现象的一个基本的常数。

作者:汉华
链接:https://www.zhihu.com/question/328888704/answer/1754293746
来源:知乎
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。
 
普朗克常数是怎么来的?筆者认为普朗克是从黑体輻射实验中得来的,1900年普朗克首先提出一个黑体輻射公式,这个公式与实验结果相当吻合,並且推论出三个量子公式:第一:普朗克质量Mh=(h'C'/G)^1/2=2.177x10^-8kg,第二:普朗克長度Rh=(h'G/C'^3)^1/2=1.615x10^-35m,第三:普朗克时间ㄒh=(h'G/C'^5)^1/2=5.388x10^-44s,普朗克发现由上述这三个式即可计算出普朗克量子的质量和長度以及时间,筆者将上述三个公式结合在一起组成一个普朗克量子公式:(Gh'^3/C'^7)^1/2,由于筆者在麦克斯韦的电磁理论中意外发现了宇宙中传播光的媒介是一种神秘暗能量,其公式:h'^2C'^2=10,其中C'是引力波速度:C'=2.99792458000000108x10^8m/s,代入上述公式可得量子自旋角动量:h'=(10/C'^2)^1/2=1.0548222864793944191854299905993x10^-34J.s,由公式:(h'^2)^1/2,以及由愛因斯坦的广义相对论引力场方程式中推导出我们宇宙是4维时空,即3维空间加1维时间,可得公式:(10^3)^1/2,将上述三个公式合併在一起即可得公式:(Gh'^3/C'^7)^1/2(h'^2)^1/2(10^3)^1/2=2,整理后可推论出万有引力常数公式:G=4C'^3/10h'^9=6.6666618392032276019759029155284x10^-11m^3/kg.s^2,万有引力常数G实验值:G=6.67259x10^-11m^3/kg.s^2,两者基本吻合,这个公式中的G是牛顿万有引力常数,为何又包含三个大自然常数:G,h',C'?筆者觉得很惊奇,再深入研究分析,发现它竟然包含我们宇宙中的宏观世界是4维时空,由4C'^3表示,其中C'^3表示3维立体空间,4表示四维空间,內含有1维时间,G公式中还含有10h'^9,表示微观世界是10维,由10数字表示,其中h'^9,表示9维空间,即是包含3维的立体空间和6维的卡拉比一丘流形空间,加上1维时间,总共为10维,与我们的宇宙实际情况完全相符,故筆者发现我们的宇宙中全部时空都是由引力子G产生的,证明G不但是一个牛頓万有引力常数这么简单,G不但是个常数,G也是个引力子,它还创造出包含我们这个宇宙的全部时空,即是包含我们看得见的宏观世界是四维空间,还包含我们看不见的微观世界是10维时空,並且可证明著名的超弦理论只能在10维的宇宙时空中运行,它与宇宙实际情况完全吻合,这个发现,令人惊奇,不可思议,筆者断定它就是标准模型无法处理的引力子G的问题,即可证明由筆者已在全球第一次发现引力子G的存在,由于电荷e方程式:7e^2=2C'^2,其中电荷e=(2C'^2/7)^1/2=1.6024580928211671177586793841446x10^-19C,也就可组合成宇宙统一方程式:Gh'^11C'/7e^2=2,以及引力子G运行程式:Gh'^11=4C'。证明由普朗克常数h'得到四个大自然常数:G,h',C',e,的理论值,与实验值基本吻合,故可能包含在一个公式之內,这是全球科学家们一直梦寐以求的结果,筆者由数理方法推论出万有引力常数G与引力子G不同性质的来源,終于可将普朗克的量子论和愛因斯坦的相对论结合在一起,才能实现宇宙统一目标。

二十世纪初,著名的油滴实验证实电荷具有量子性质,也就是说,电荷是由一堆称为基本电荷的单独小单位组成的。基本电荷以符号e标记,大约带有电荷量(电量)1.602 × 10^(-19)C。夸克是个例外,所带有的电量为e/3的倍数。质子带有电荷量e电子带有电荷量-e。研究带电粒子与它们之间由光子媒介的相互作用的学术领域称为量子电动力学

 

百度完。

总结,光有颜色是因为光子的能量不同,光子的能量和光的振动频率成正比。而普朗克常数就是去掉频率之后最基础的那一份能量值。

电子的电量就是最基本的电荷的能量,这里说的电子的电量,不是电子的能量,质能守衡。

质量,指的是一个物体或一个物体系统由总能量和动量构成的在所有参考系下都相同的一个洛仑兹不变量。

动量是一个守恒量,这表示为在一个封闭系统(不受外力或外力矢量和为0)内动量的总和不变
物体的机械运动都不是孤立地发生的,它与周围物体间存在着相互作用,这种相互作用表现为运动物体与周围物体间发生着机械运动的传递(或转移)过程,动量正是从机械运动传递这个角度度量机械运动的物理量,这种传递是等量地进行的,物体2把多少机械运动(即动量)传递给物体1,物体2将失去等量的动量,传递的结果是两者的总动量保持不变。
动力学角度看,反映了动量传递快慢的情况。

所以电子的能量包含了它在系统中的势能。

回到开始,负电荷就是电子带的电量。正电荷就是可以中和电子的电量。物质上,电子携带负电荷从一个位置a移动到另一个位置b,就相当于正电荷从b移动到了a。看不见、摸不着。

全部评论

·