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A jornada secreta dos elétrons: você sabe como os elétrons viajam pela matéria?
O espalhamento de elétrons ocorre quando os elétrons se movem de suas órbitas originais. Esse fenômeno geralmente ocorre devido a interações eletrostáticas dentro do material ou, na presença de um campo magnético externo, os elétrons podem ser desviados pela força de Lorentz. A dispersão de elétrons ocorre principalmente em materiais sólidos, como metais, semicondutores e isolantes, e é o fator limitante de desempenho em circuitos integrados e transistores.
A dispersão de elétrons abrange muitos campos, da ciência básica à tecnologia aplicada. De elétrons rápidos em microscópios eletrônicos a sistemas de hádrons em energias muito altas, a tecnologia de dispersão de elétrons pode ser usada para medir a distribuição de carga de núcleos e suas estruturas. .
Em materiais sólidos, os elétrons podem se espalhar de várias maneiras: espalhamento zero, onde o elétron passa em linha reta sem ser afetado; espalhamento simples, quando o elétron se espalha apenas uma vez; espalhamento múltiplo, quando o elétron se espalha várias vezes; e espalhamento múltiplo, quando o elétron se espalha várias vezes. Quando os elétrons são espalhados várias vezes. A probabilidade de espalhamento de elétrons e o grau de espalhamento são funções de probabilidade da espessura da amostra e do caminho livre médio. Essas propriedades fundamentais permitem que os cientistas se aprofundem na estrutura microscópica da matéria em muitos campos.
História da dispersão de elétrons
O conceito de elétron foi proposto pela primeira vez pelo filósofo natural Richard Laming entre 1838 e 1851, que levantou a hipótese de uma partícula subatômica com uma única carga e descreveu os átomos como "partículas elétricas" que circundam um núcleo de material. camada". Entretanto, foi somente em 1897 que J.J. Thomson foi amplamente reconhecido como o primeiro cientista a descobrir o elétron. Mais tarde, com as contribuições de muitos cientistas como George Johnston Stoney e Emil Victor, a teoria das partículas carregadas foi gradualmente aprimorada e reconhecida.
A dispersão Compton foi observada pela primeira vez em 1923 por Arthur Compton na Universidade de Washington em St. Louis, pela qual ele ganhou o Prêmio Nobel de Física de 1927. Esta descoberta avançou muito nossa compreensão das propriedades fundamentais da luz. entender.
O fenômeno da dispersão de elétrons
O espalhamento de elétrons por campos elétricos ou magnéticos pode ser descrito com muita precisão usando a teoria da eletrodinâmica quântica. Neste contexto, a força de Lorentz é o principal assunto de instrução para os alunos. Esta força descreve o comportamento de partículas carregadas em campos elétricos e magnéticos. A fórmula pode ser expressa como:
Entre elas, qE é a força elétrica exercida sobre a partícula q pelo campo elétrico E, e q(v × B) é a força magnética gerada pelo campo magnético B quando a partícula q se move a uma velocidade v. A existência desta fórmula explica ainda mais como os elétrons se movem em diferentes ambientes físicos e interagem com outras partículas.
Colisões entre elétrons e partículas
A interação entre duas partículas pode ser distinguida por espalhamento elástico e inelástico. Na dispersão elástica, a colisão entre partículas preserva a energia cinética total, o que significa que os estados internos de ambas as partículas permanecem inalterados; na dispersão inelástica, a energia cinética não é preservada e os estados internos das partículas podem mudar, resultando em energia conversão para outras formas, como calor ou ondas sonoras.
Quando colisões entre partículas podem envolver mudanças estruturais em vários sentidos, esta não é apenas a base da física eletrônica, mas também a pedra angular da tecnologia moderna.
Conclusão
A ciência e a tecnologia nos dão uma compreensão mais profunda dos vários comportamentos dos elétrons e como usar esse conhecimento para promover o desenvolvimento de novas tecnologias. Entretanto, neste vasto universo físico, que jornadas eletrônicas desconhecidas estão esperando por nós para serem exploradas no futuro?
