Dlaczego ładunek elektryczny ciała jest kwantowany?

Dlaczego ładunek elektryczny ciała jest kwantowany?
Anonim

Kiedy naukowcy twierdzą, że pewien rodzaj własności jest kwantowany (ładunek, energia itp.), Oznacza to, że właściwość może mieć tylko wartości dyskretne. Dyskretne jest przeciwieństwem ciągłego i ważne jest, aby mieć przykład, aby podkreślić różnicę.

Aby myśleć o ciągłej własności, rozważ jazdę z domu do szkoły i przypuśćmy, że twoja szkoła jest dokładnie w odległości jednego kilometra. Na swoim dysku możesz być w dowolnym miejscu między domem a szkołą. Możesz być w odległości pół kilometra (0,5 km), jedna trzecia kilometra (0,33 km) lub jeszcze bardziej precyzyjna odległość, np. 0,4773822 km. Ponieważ można hipotetycznie być w dowolnym miejscu na całym spektrum 1 km, odległość można traktować jako właściwość ciągłą.

Aby uzyskać dyskretną właściwość, rozważ wejście na schody. Jeśli jest w sumie 10 schodów, możliwe jest wejście na schody 1 lub 2 lub 3, i tak dalej. Ale nie można być na schodach numer dwa i pół, numer schodów 6.8743. Innymi słowy, możliwa wartość liczby schodów jest dyskretna lub kwantowana.

Teraz przyjrzymy się temu rozróżnieniu w kontekście ładunku elektrycznego. Na najbardziej podstawowym poziomie ładunek jest kontrolowany przez łączną całkowitą liczbę protonów i elektronów. Jeśli obiekt ma nadmiar elektronów w stosunku do protonów, będzie naładowany ujemnie. Pytanie brzmi: „ile ujemnego ładunku”?

Szarża jest mierzona w jednostkach Coulomba, C. Każdy proton ma ładunek # + 1.602 * 10 ^ -19 C # a każdy elektron ma ładunek # -1.602 * 10 ^ -19 C #, które możemy oznaczyć jako # + e # lub #-mi#. Żeby było jasne, # e = 1,602 * 10 ^ -19 C #

Zatem każdy obiekt lub ciało z ładunkiem netto (tj. Nadmiarem protonów lub elektronów) musi mieć wartość plus lub minus #mi#lub # 2e #lub # 3e #, i tak dalej (w kategoriach technicznych, całkowita liczba wielokrotności #mi#). Jednak nie byłoby możliwe, aby obiekt miał ładunek # + 1.3e # lub # -4,57e #.

Aby uzyskać więcej informacji, spójrz na następujący zasób: