"Комплекс (Хеопс-Хефрен-Микерин)"="Атом водорода"2

Страница 0 - название энциклопедической статьи.
Страницы 1, ... - доп. материал, связанный с энциклопедической статьей, указывать в "Ссылки".
Страница: инфо , 0 , 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24 , 25

Движение электрона в магнитном поле

С момента введения понятия "электрон" в физике появился вопрос "Каковы размеры электрона или его надо считать точечным?". В зависимости от решаемых задач пользовались или тем, или другим понятием. Одновременно возникла и проблема определения понятий "электрон" и "Что принимать за размеры электрона?".

(Для египтологов, лингвистов, физиков, математиков: есть небольшая вероятность обнаружения записи в Комплексе пирамид, чем-то похожей на формулу α² c = v, где v - скорость электрона в магнитном поле протона, α - постоянная тонкой структуры, c - скорость света).

Точечный электрон

Ранее мы выяснили, что электрон в электрическом поле в атоме водорода с n = 1 движется по первой боровской орбите с

r_{0}={\frac {\hbar ^{2}}{k'e^{2}m}}={\frac {\hbar }{\alpha mc}}.

Введем две системы координат. Система XOY: центр масс. (ЦМ) протон-электрон совпадает с точкой O. Система X'O'Y': электрон в точке O'.

На рисунке r₀ = OO' - радиус первой боровской орбиты, r_p = (m_e/m_p)r₀ - радиус орбиты протона.

В квантовании атома по Бору центр масс совпадает с протоном и поэтому протон покоится. Следовательно, такой протон не создает магнитного поля - вокруг него есть только электрическое поле. Это электрическое поле заставляет двигаться по орбите электрон и отсюда получаются значения r₀, v₀, T₀ и т.д.

В идеальном же случае это не так. Протон и электрон совершают движения вокруг центра масс (= окружности. Точно также можно говорить и о движении (вращении) протона вокруг электрона и электрона - вокруг протона. Это зависит от рассматриваемых систем отсчета.

В случае взаимодействия протона с электроном обязательно появляются 3 несовпадающие точки - центр протона, центр электрона и центр масс. Следствием этого является существование в окружающем пространстве двух полей - электрического и магнитного полей. Следовательно, электрон, двигающийся по орбите вокруг протона, всегда находится под влиянием (= действием) электрического и магнитного полей.

Итак, протон двигается относительно электрона по круговой орбите с (r₀ + r_p). Этим движением создается круговой протонный ток, который, в свою очередь, создает магнитное поле в области, где расположен электрон (точнее - вектор магнитной индукции B_p):

B_{p}={\frac {\mu _{0}}{2}}{\frac {I_{p}}{r_{0}+r_{p}}},

где μ₀ - магнитная постоянная, I_p - тока сила тока (протонный ток), обусловленная движением протона вокруг электрона. Сила тока I_p может быть выражена через заряд протона e и период T_p обращения протона вокруг электрона:

I_{p}={\frac {e}{T_{p}}}.

Период обращения протона T_p вокруг электрона равен периоду обращения электрона T_e вокруг протона:

T_p = T_e = T₀ = (2πr₀) / v₀,

где v₀ - скорость электрона на первой боровской орбите. Тогда

B_{p}={\frac {\mu _{0}}{2}}{\frac {e}{T_{0}(r_{0}+r_{p})}}={\frac {\mu _{0}}{2}}{\frac {e}{{\frac {2\pi r_{0}}{v_{0}}}(r_{0}+r_{p})}}={\frac {\mu _{0}ev_{0}}{4\pi r_{0}(r_{0}+r_{p})}}.

Так как в этой формуле правая часть = const, то движение электрона происходит в постоянном магнитном поле, т.е. по окружности. Следовательно, на движение электрона в электрическом поле протона по орбите с r₀ накладывается действие магнитного поля протона. Это наложение магнитного поля приводит к появлению дополнительной скорости электрона - скорости электрона относительно магнитного поля протона (v). Тогда применяем условие для электрона:

F_л = F,

где F_л - сила Лоренца, действующая на электрон. Далее получаем

ev_{0}B_{p}={\frac {mv^{2}}{r_{0}}},

где v - скорость электрона относительно магнитного поля на первой боровской орбите, m - масса электрона. Делая вместо B_p подстановку, имеем:

ev_{0}{\frac {\mu _{0}ev_{0}}{4\pi r_{0}(r_{0}+r_{p})}}={\frac {mv^{2}}{r_{0}}}

или

{\frac {\mu _{0}e^{2}v_{0}^{2}}{4\pi (r_{0}+r_{p})}}=mv^{2}.

Откуда получаем

v^{2}={\frac {\mu _{0}e^{2}v_{0}^{2}}{4\pi m(r_{0}+r_{p})}}.

Так как

r_{0}={\frac {4\pi \epsilon _{0}\hbar ^{2}}{e^{2}m}}

и

\mu _{0}={\frac {1}{\epsilon _{0}c^{2}}},

то соответственно

v^{2}={\frac {e^{2}v_{0}^{2}}{4\pi m\epsilon _{0}c^{2}({\frac {4\pi \epsilon _{0}\hbar ^{2}}{e^{2}m}}+r_{p})}}.

После преобразований получаем:

v^{2}={\frac {\alpha ^{2}v_{0}^{2}\hbar }{\hbar +\alpha cmr_{p}}},

где

\alpha ={\frac {e^{2}}{4\pi \epsilon _{0}\hbar c}}.

Учитывая, что $\hbar >>\alpha cmr_{p},$ имеем

v² = α²v₀² или v = αv₀ = α²c.

Окончательно

v_м = v = αv₀ = α²c ≈ 16 км/с.

Значит, наличие магнитного поля протона ведет к появлению дополнительной скорости v_м для электрона - α²c - на первой боровской орбите.

Надпись над Истинным Входом в пирамиду Хеопса.Сайт http://ru.wikipedia.org/wiki/

Для анализа

α c = v_э≈2187км/с: связь скорости света и скорости электрона на первой боровской орбите под действием электрического поля;

α² c = v_м≈16км/с: связь скорости света и скорости электрона на первой боровской орбите под действием магнитного поля;

α v_э = v_м: связь скорости электрона на первой боровской орбите под действием электрического поля и скорости электрона на первой боровской орбите под действием магнитного поля;

значки "э" и "м" при сравнении не учитывать.

Найдем дополнительный путь электрона L_м при движении в магнитном поле движущегося протона за время T₀ полного оборота электрона по первой боровской орбите:

L_м = v_мT₀ =

\alpha ^{2}c{\frac {2\pi \hbar ^{3}}{k'^{2}e^{4}m}}.

Массу электрона выразим из формулы для первого боровского радиуса:

m={\frac {\hbar ^{2}}{k'e^{2}r_{0}}}.

Тогда

L_м =

\alpha ^{2}c{\frac {2\pi \hbar ^{3}}{k'^{2}e^{4}{\frac {\hbar ^{2}}{k'e^{2}r_{0}}}}}=\alpha ^{2}c{\frac {2\pi \hbar }{k'e^{2}}}r_{0}=\alpha ^{2}{\frac {4\pi \epsilon _{0}\hbar c}{e^{2}}}2\pi r_{0}={\frac {\alpha ^{2}}{\alpha }}2\pi r_{0}=2\pi \alpha r_{0}.

Отсюда получаем

L_м / 2 π r₀ = α.

Пройденный путь в магнитном поле во много раз меньше пройденного пути в электрическом поле, т.к. α - малая величина:

L_м << 2 π r₀.

Значит, при наличии только электрического поля протона электрон делает полный оборот вокруг протона: L₀ = 2 π r₀. Но в действительности на электрон действует еще и магнитное поле протона (учет центра масс). Поэтому электрон оказывается не в точке А, а попадает в точку В по какой-то траектории. Если бы электрон двигался по эллиптической орбите, то это можно было бы рассматривать как смещение периядра (ближайшая точка эллиптической электронной орбиты к ядру в атоме водорода) электрона. (В общей теории относительности в уравнении для смещения перигелия планеты δφ существует и при эксцентриситете орбиты e = 0).

Протяженный электрон

Предположим, что точечный электрон (= элементарный электрический заряд) при движении по первой боровской орбите в электрическом поле протона со скоростью v₀ = αc (радиус r₀) и с дополнительной скоростью v_м = α²c, обусловленную наличием магнитного поля протона (O₂O₃ = R - смещение электрона), совершает круговое движение вокруг O₃ (радиус l). Масштаб расстояний не соблюден.

Предполагая также, что за процессы, происходящие внутри орбиты радиуса l ответственно слабое взаимодействие и, принимая во внимание установленную взаимосвязь электромагнитных и слабых взаимодействий, можно считать: вращение точечного электрона вокруг O₃ происходит под действием слабых сил или ≈ магнитных сил.

Тогда вокруг точки O₃ вращается протон, создающий магнитную индукцию ${\vec {B}}$ в точке O₃. Если O₂O₃ = R << r₀, то магнитное поле в области O₂ с радиусом R можно считать квазиоднородным. Точечный электрон, вращающийся вокруг O₃, создает магнитную индукцию ${\vec {B_{1}}}$ в точке O₃. По принципу суперпозиции полей, получаем:

{\vec {B'}}={\vec {B}}+{\vec {B_{1}}}.

Магнитная индукция, созданная протоном в O₃:

B={\frac {\mu _{0}ev_{0}}{4\pi r_{0}^{2}}}.

Магнитная индукция, созданная точечным электроном в O₃:

B_{1}=-{\frac {\mu _{0}ev}{4\pi l^{2}}},

где v - скорость движения точечного электрона в магнитном поле по орбите радиуса l. Тогда

B' = B - B₁.

Если | ${\vec {B}}$ | << | ${\vec {B_{1}}}$ |, то пренебрегаем B:

B' = B₁

(без учета знаков B' и B₁, т.к. необходимо находить l). Учитывая

F_л = F,

получаем

{\frac {\mu _{0}ev^{2}}{4\pi l^{2}}}={\frac {mv^{2}}{l}}.

Отсюда находим (учитывая, что μ₀ = 1 / ε₀c²):

l={\frac {\mu _{0}e^{2}}{4\pi m}}={\frac {e^{2}}{4\pi \epsilon _{0}c^{2}m}}.

Массу m электрона выражаем из формулы первого боровского радиуса:

m={\frac {4\pi \epsilon _{0}\hbar ^{2}}{e^{2}r_{0}}}.

Тогда

l={\frac {e^{2}}{4\pi \epsilon _{0}c^{2}{\frac {4\pi \epsilon _{0}\hbar ^{2}}{e^{2}r_{0}}}}}={\frac {e^{4}}{16\pi ^{2}\epsilon _{0}^{2}c^{2}\hbar ^{2}}}r_{0}=\alpha ^{2}r_{0}.

l = r_e = α²r₀ ≈10⁻¹⁵ м - классический радиус электрона.

Получается, что точечный электрон создает протяженный электрон.

Выводы по движению точечного электрона в магнитном поле

наличие магнитного поля протона приводит к смещению точечного электрона;

размер протяженного электрона определяется в какой-то степени слабым взаимодействием (≈магнитная сила);

условие ${\vec {B'}}={\vec {B}}+{\vec {B_{1}}}$ - условие существования слабых сил во внутренней области радиуса l (= r_e).

Итог из вышеизложенного

Исходя из вышеизложенного, можно констатировать, что безразмерная физическая величина - α (постоянная тонкой структуры) или 1/α - играет существенную роль в атоме водорода: она связывает различные физические и геометрические понятия. Именно в силу этого Создатели Комплекса пирамид взяли эту постоянную в качестве высоты пирамиды Хеопса (137,3 м).

(Автор: Тест на логику мышления → Чистота проведения теста зависит от Вас самих.

Проведение:

а) как на экзамене: чистый лист бумаги - ручка (карандаш) - Ваша голова;
б) текст - предложения теста - расположите под верхним краем экрана, чтобы Вам не мешал вышеизложенный материал;
в) ответы на предложения теста (I-III) - за 1 присест;
г) предложения теста даны в словесной форме (словами) и Вам необходимо их записать сокращенно - в виде уравнений, формул, значков, эскизов, рисунков и т.п., т.е. стараться максимально их упростить и укоротить.

Условие теста:

I Какая-то угловая величина (= угол) умножается на диаметр первой боровской орбиты электрона и получается диаметр орбиты электрона в магнитном поле протона;

II Эта же угловая величина (= угол) умножается на диаметр орбиты электрона в магнитном поле протона и получается классический диаметр электрона;

III Объедините эти Ваши две записи в одну запись.

Проверка:

а) сравните Вашу III запись с записью на пирамиде Хеопса (на фото лучше);
б) проверьте правильность записей автора - I и II содержание) - по текстам "Движение электрона в электрическом и магнитном полях протона".