基本粒子
电子属于亚原子粒子中的轻子类,也是第一个被人类发现的亚原子粒子。 轻子被认为是构成物质的基本粒子之一,即其无法被分解为更小的粒子。它带有1/2自旋,即又是一种费米子(按照费米—狄拉克统计)。电子所带电荷为-1.6 × 10。 电子的反粒子是正电子,它带有与电子相同的质量,自旋和等量的正电荷。电子同中子、质子一道组成物质基本单位——原子。相对于中子和质子組成的原子核,电子的质量极小。质子的质量大约是电子质量的1842倍。并且在通常情况下,原子更加容易改变它的外层电子数量而不是原子核中的中子和质子的数量。原子中电子数与质子数不等时,原子会带电称为离子。当原子得到额外的电子时它呈负电叫阴离子,失去电子时叫阳离子。电子脱离原子核束缚自由移动时,其产生的净流动现象称为电流。物体带有的电子多于或少于原子核的电量,导致正负电量不平衡时我们称该物体带上静电。当电子过剩时,称为物体带负电;而电子不足时,称为物体带正电。当正负电量平衡时,则称物体是电中性的。靜電在我們日常生活中有很多作用,比如激光打印。
費米子
輕子
第一代粒子
電子
历史
在不同的时代,人们对电子在原子中的存在方式有过各种不同的推测。
最早的是汤姆生的葡萄干面包式:他认为电子在原子中均匀排列,就像面包中的葡萄干一样。
卢瑟福的行星轨道式:卢瑟福在进行过α粒子散射实验后认为,原子中的绝大部分质量都集中在小小的原子核中,原子中的绝大部分都是真空。而电子则像行星围绕太阳运转一样围绕着原子核运转。这一模型对后世产生了巨大影响,直到现在,许多高科技组织和单位仍然使用电子围绕着原子核的原子图像来代表自己。
玻尔的壳层模型:在经典力学的框架之下,行星轨道式有一个严重的问题不能解释:运动着的电子会产生电磁波,而产生电磁波就要消耗能量,最终电子将会一头撞上原子核(就像能量耗尽的人造卫星最终会进入地球大气层)。因此,要解释这一问题必须借助于量子力学的力量。玻尔借助于氢原子光谱和量子力学提出了他的壳层模型。在这一模型中,电子会在原子核外某一固定的轨道层上运动,层与层之间互不干扰。距离原子核越远的电子层能量越高,电子跃迁到距离核更近的轨道上时会以光量子的形式施放出能量。相反的,从低层到高层则需要吸收能量。
原子中的电子
电子学
基本粒子
粒子
原子轨道
電子層
电子排布