电子论

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用物质是由带电粒子构成的假设来解释各种物理现象的理论。经典电子论是1895年由洛伦兹提出的,它把电磁波与物质相互作用归结为电磁波与物质中电子的相互作用。金属电子论是1898年由德国物理学家黎开和德鲁台提出的,它认为金属导电和导热现象是因为金属中有自由电子的缘故。众所周知,电子是朝正电位方向运动的,这是一个最基本的科学常识。据此我们就可以做如下的一个实验。如果二个电子发射枪的正前方,有甲乙的二个正电位,若此时关闭其中一个电子发射枪,只让另一个电子枪发射电子,那么当关闭甲正电位时,从电子枪发射出来的电子就只会朝乙正电位方向运动。若关闭的是乙正电位,从电子枪发射出来的电子就只会朝甲正电位方向运动。若甲乙二个正电位同时开启,那么从电子枪发射出来的电子就会同时要受到甲乙二个正电位的引力作用,其引力的合力就会迫使电子朝甲乙两者的中间位置的方向运动,若此时开启的是二个电子发射枪,它们发出的电子束就会向内收束。若改甲电为负电位,并且只开启一个电子发射,在关闭甲负电位时,从电子枪发射出来的电子照样会朝乙正电位方向运动,若此时同时开启甲乙正负电位,从电子发射枪发射出来的电子,就不仅只受乙正电位的引力作用,还会要受到甲负电位的斥力作用,因此此时作用于电子上的合外力的方向就是偏离正负电位方向朝外的。据此如果将电子发射枪更换成通电的平行导线,产生的引斥力符合这种解释。
中文名
电子论
时    间
19世纪末到20世纪初
构    成
狭义相对论
类    型
一种电磁理论

目录

电子论简介

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指19世纪末到20世纪初提出来的将宏观媒质的电磁和光学效应归于其中所含带电粒子的作用的一种理论。它的提出不仅是电磁理论的一个重要进展,而且构成狭义相对论和物性微观理论发展中的一个重要环节。关于宏观媒质的电磁和光学性质的理论现已在原子的核模型和量子力学、量子统计的基础上发展成许多门有关的学科,如原子和分子物理学、固体物理学中的有关部分,以及更加专门的半导体物理学、磁学、电介质物理学和超导电物理学等。

电子论早期

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早期的发展有W.E.韦伯、B.黎曼和R.克劳修斯等所提出的理论。虽然这些早期的理论未获得预期的结果,但当时许多物理学家们仍倾向于认为电和磁的现象是由于单个带电粒子的存在和它们的运动,因为气体和电解液的导电性质提供了电荷“颗粒性”的证据。

电子论中期

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到了19世纪90年代,H.A.洛伦兹在J.C.麦克斯韦理论的基础上发展了电子论,才开始取得成功。在洛伦兹进行电子论研究的年代(1892年到20世纪初),人们对阴极射线的性质已经作了不少的研究,对它的本质(电子束)的认识也是在这一时期完成的(电子的荷质比e/m于1897年由J.J.汤姆孙测定)。
洛伦兹理论与早先理论的主要差别在于,它将电磁扰动以有限速度传播的概念引入带电粒子之间的相互作用中。在当时,电磁扰动被认为是通过以太传播的,洛伦兹对以太的性质也提出了他的假定。在他看来,宏观媒质既然可归结为悬浮在真空中的带电粒子,媒质中的以太应该在密度和弹性方面都与真空中的一样,无任何特别之处。当媒质运动时,也不应带动其中的以太运动。这样,微观的电动力学方程就变得简单明确,而宏观媒质的电动力学方程可以从这些简单的微观方程导出。

电子论发展

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在宏观的电动力学中,可以将场强和电荷电流密度看作是在宏观尺度上变化的连续函数,而不去分辨那种与原子结构相联系的在微观尺度上的涨落。这种微观的涨落可以通过在特定范围的空间平均来消除。这个空间的范围从宏观看来应当很微小,但从微观看来却又应大得能容纳大量的原子或分子。
将电子论应用到磁性方面的有韦伯、W.佛克脱和J.J.汤姆孙等人的工作。但首先获得了成功结果的是1905年P.朗之万的理论。他采用了韦伯的观点,认为抗磁性是所有物质所共有的,而顺磁性铁磁性只是分子(或原子)具有固有磁矩的物质才有。对于顺磁和铁磁介质,它的抗磁性效应比顺磁和铁磁效应小得多而被掩盖。
朗之万用原子内部作轨道运动的电子在外磁场下的拉莫尔进动来解释抗磁性。由于原子内部电子的运动不易受温度影响,因而抗磁性很少随温度变化(金属铋除外,对此朗之万像J.J.汤姆孙一样把它归之于自由电子的效应)。他还用经典统计法计算了顺磁介质的磁化强度随温度的变化关系。当分子磁矩的取向能与热运动能相比小得多时,可得出磁化率与绝对温度成反比,与实验上的居里定律相一致。
1907年 P.-E.外斯将朗之万理论加以推广以解释铁磁性。朗之万和外斯理论虽然获得了成功的结果,但从理论角度上来看是存在问题的。只有将经典力学换成量子力学,其中的困难才能得到克服。
1911年E.卢瑟福在α粒子散射实验的基础上,提出了原子的核模型(原子中心有一带正电的核,周围有若干电子围绕着核运动),1913年N.玻尔对原子中的电子轨道引入了量子化条件以解释氢原子的光谱谱系。1925~1926年,W.K.海森伯和E.薛定谔等人发展了描述微观粒子运动规律的系统理论──量子力学。这些成就使人们对微观世界的认识达到一个新的阶段。物性的微观理论也得到迅速的发展,并逐步形成了许多专门的学科。
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