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zoom RSS 電子の角運動量

<<   作成日時 : 2014/06/14 08:21   >>

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物理なんでも帳38

(この記事は物理学について私が思いついたことの覚書です。
検証してないので、真実かどうかは分かりません。)

タイトル:
電子の角運動量

内容:

運動量は直線運動の場合、角運動量は回転運動の場合の運動量である。
直線運動の慣性と同じように、回転運動にも慣性はある。

運動量 (kg m/s) = 質量 (kg) × 速度 (m/s)

角運動量 (kg m^2/s) = 運動量 (kg m/s) × 軌道半径 (m)
  プランク定数の単位と同じになっている。

電子の角運動量には、2種類ある。

・原子核の周りを公転する角運動量(軌道角運動量)
   値はディラック定数(h’)の整数倍

・電子の自転(スピン角運動量)
   値はh’/2

電子の公転速度と自転速度を計算してみる。

電子の公転速度
  h’ = 質量 × 速度 × 公転半径
  速度 = h’/ 質量 / 公転半径
  = (1.05 x 10^-34) / (9.11 × 10^-31) / 10^-10
  = 1.15 x 10^6 (m/s)
  光速の260分の1

電子の自転速度
  h’/2 = 質量 × 速度 × 電子の半径
  速度 = h’/ 2 / 質量 / 電子の半径
  = (1.05 x 10^-34) / 2 / (9.11 × 10^-31) / (2.82 × 10^-15)
  = 2.04 x 10^10 (m/s)
  光速の68倍

電子の自転(スピン)は光速を超えてしまう。
光速以下にするなら、電子の半径は10^-13m以上でなければならない。
しかし、これは陽子の大きさの100倍以上である。
これにより、電子のスピンと思われているものは、
実際は自転ではないとされている。

しかし、自転と考えた方がわかりやすい現象がある。
鉄が磁石になる原因は、電子のスピンとされている。
電子のスピンによる円電流により磁力が生じると
説明できるのである。



* 参考 *

プランク定数 h
  6.6 x 10^-34 ジュール秒 (kg m^2/s)
  周波数(回/s)を掛けるとエネルギーが求まる。
  E = hν
  ジュール(kg m^2 / s^2)

ディラック定数
  h’ = h / 2π
  1.05 x 10^-34

光速 c
  3 x 10^8m/s

プランク定数 (kg m^2/s) > 運動量 (kg m/s) × 長さ (m)
プランク定数 (kg m^2/s) > エネルギー (kg m^2/s^2) × 時間 (s)

電子の質量 9.11 × 10^-31 kg

電子の公転半径 10^-10 m

電子の半径
  古典半径 2.82 × 10^-15 m
  電磁的上限半径 1.0 × 10^-18 m
  実験による上限値 1.0 × 10^-22 m
  理論値 1.0 × 10^-32 m





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