- ηλεκτρόνιο
- Στοιχειώδες σωμάτιο με μάζα ηρεμίας m0 = 9,109 · 10-28 γραμμάρια, ίση προς 1/1.840 της μάζας του πρωτονίου, και του οποίου το φορτίο ισούται με 1,6 · 10-19 κουλόμπ. Αυτό το φορτίο μπορεί να είναι αρνητικό ή θετικό. Η ονομασία η. αναφέρεται συχνά για το αρνητικά φορτισμένο σωμάτιο (που λέγεται επίσης και νεγκατρόνιο) το αρχικά γνωστό. Το θετικό σωμάτιο ονομάζεται θετικό η. ή ποζιτρόνιο· αυτό αποτελεί το αντισωμάτιο του η.
Το φορτίο του η. είναι το μικρότερο γνωστό φορτίο ηλεκτρισμού στη φύση και όλα τα άλλα προκύπτουν ακέραια πολλαπλάσιά του. Λαμβάνεται επομένως ως μοναδιαίο φορτίο στα φαινόμενα επί ατομικής κλίμακας. Εκτός από τη μάζα και το ηλεκτρικό φορτίο, το η. χαρακτηρίζεται από το σπιν, δηλαδή από μια ορμή της ποσότητας κίνησης (βλ. λ. δυναμική) που ερμηνεύεται ως περιστροφή γύρω από τον εαυτό του. Το η. έχει ακόμα και μαγνητικές ιδιότητες επειδή διαθέτει μια δική του μαγνητική ροπή, δηλαδή συμπεριφέρεται σαν ένα μικρό μαγνητικό δίπολο. Στο η. αποδίδεται ένα σπιν ίσο προς

(h = σταθερά του Πλανκ) και μαγνητική ροπή ίση προς 1,001146 μΒ (μΒ = μαγνητόνη του Μπορ).
Στην ατομική δομή τα η. έχουν σημαντική λειτουργία, εφόσον με το να κινούνται σε αυστηρά ορισμένες ενεργειακές στάθμες, εξισώνουν (με το αρνητικό τους φορτίο) το θετικό φορτίο των πρωτονίων του πυρήνα, με τρόπο ώστε το άτομο στο σύνολό του να εμφανίζεται ηλεκτρικά ουδέτερο. Από τη διάταξη των η. σε τροχιές γύρω από τον πυρήνα εξαρτώνται οι πολυάριθμες φυσικές ιδιότητες (ηλεκτρική ροπή, μαγνητική ροπή) και η χημική συμπεριφορά του ατόμου (βλ. λ. σθένος· δεσμός χημικός). Διαφορετική προέλευση έχουν τα η. ως ακτίνες β (βλ. λ. ραδιενέργεια· πυρήνας ατομικός).
Η πρόσληψη ή η απώλεια ενός ή περισσότερων η. προσδίδει στο άτομο ηλεκτρικό φορτίο αρνητικό ή θετικό αντίστοιχα· το φορτισμένο με αυτόν τον τρόπο άτομο ονομάζεται ιόν.
Τα πειραματικά δεδομένα θεμελίωσαν την υπόθεση ότι θα υπήρχαν σωμάτια με ηλεκτρικό φορτίο. Κατά την πορεία των ερευνών πάνω στην ηλεκτρική αγωγιμότητα των αερίων με πολύ χαμηλές πιέσεις, ο Κρουξ παρατήρησε ότι υπάρχει μια ακτινοβολία που εκπέμπεται από την κάθοδο και αποκλίνει με την επίδραση ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων και ότι συνεπώς έπρεπε να θεωρηθεί ότι είναι εφοδιασμένη με ηλεκτρικό φορτίο. Μεταγενέστερες παρατηρήσεις επέτρεψαν το συμπέρασμα ότι οι καθοδικές ακτίνες είναι σωματιακής φύσης και εφοδιασμένες με αρνητικό φορτίο. Ήδη το 1897 ο Τόμσον μέτρησε τη σχέση μεταξύ φορτίου και μάζας του η.
Στις επόμενες δεκαετίες οι γνώσεις γύρω από τα χαρακτηριστικά και τη συμπεριφορά του η. αυξήθηκαν σημαντικά. H βαθύτερη μελέτη πάνω στην εκπομπή των η. από τα μέταλλα που δέχονται τη δράση του φωτός και των θερμαινόμενων μεταλλικών νημάτων (θερμοηλεκτρονικό φαινόμενο) άνοιξε τον δρόμο στις διαδοχικές εξελίξεις της ηλεκτρονικής. Εφαρμόστηκαν όλο και πιο τελειοποιημένες μέθοδοι για τον ακριβέστερο προσδιορισμό του φορτίου του η. Αποφασιστικός σταθμός για την κατανόηση της συμπεριφοράς των η. υπήρξε η παρατήρηση των Ντέιβισον και Γκέρμερ (1927) για την περίθλαση και συμβολή των η. σύμφωνα με τις θεωρητικές προβλέψεις της κυματικής θεωρίας του Ντε Μπρολί. Αποδείχτηκε πλέον πειραματικά ότι το η. δεν έχει μόνο σωματιδιακή συμπεριφορά αλλά και κυματική. Αυτή η παρατήρηση, εκτός από τις θεμελιώδεις θεωρίες που επακολούθησαν, έδωσε αφορμή σε μια σημαντική πρακτική εφαρμογή, στην κατασκευή του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου.
Από τις πολυάριθμες μεθόδους που χρησιμοποιήθηκαν για τον προσδιορισμό της σχέσης e/m μεταξύ φορτίου και μάζας του η., οι περισσότερες βασίστηκαν στην ίδια αρχή της ιστορικής μεθόδου του Τόμσον. Εξαιτίας του ηλεκτρικού τους φορτίου, τα η. αποκλίνουν από την τροχιά τους με την παρουσία ηλεκτρικών ή μαγνητικών πεδίων. H απόκλιση αυτή είναι ανάλογη του φορτίου του η. και της έντασης του εφαρμοζόμενου πεδίου, και αντιστρόφως ανάλογη προς τη μάζα του και την ταχύτητά του (τελικά προς την κινητική του ενέργεια). Στην πειραματική διάταξη η ένταση του πεδίου μπορεί να μεταβάλλεται και συνεπώς είναι επακριβώς γνωστή. H ταχύτητα με την οποία κινούνται τα η. μπορεί και αυτή να προσδιοριστεί με ακρίβεια. H απόκλιση που προκύπτει εξαρτάται έτσι από δύο αγνώστους: το φορτίο και τη μάζα του η., δηλαδή από τη σχέση e/m – αυτή ακριβώς η σχέση (που λέγεται και ειδικό φορτίο) προσδιορίστηκε με τη μέθοδο του Τόμσον. Ως αποτέλεσμα των πρώτων προσδιορισμών ο λόγος e/m για το η. προέκυψε 2.000 φορές περίπου μεγαλύτερος από εκείνον που προσδιορίστηκε για το ιόν του υδρογόνου, γεγονός που επέτρεψε να συμπεράνουμε ότι με ισοδύναμο φορτίο –ίσης τιμής αλλά αντίθετου σημείου– το η. έχει μάζα 2.000 φορές περίπου μικρότερη από την τιμή του ιόντος του υδρογόνου.
Με τη μέθοδο του Τόμσον μπορεί λοιπόν να προσδιοριστεί ο λόγος e/m αλλά όχι και η τιμή αυτών των μεγεθών χωριστά.
Μια μέθοδος τόσο επιμελημένη πειραματικά όσο και απλή στην επινόησή της για τον προσδιορισμό του φορτίου του η., οφείλεται στον Μίλικαν (περ. 1910). Σχηματικά πρόκειται για το εξής: με τη βοήθεια ενός ψεκαστήρα εισάγονται σταγονίδια ελαίου ανάμεσα σε δύο μεταλλικές πλάκες, μεταξύ των οποίων διατηρείται μια διαφορά δυναμικού. Κατά τη διάρκεια του ψεκασμού τα σταγονίδια φορτίζονται εξαιτίας της τριβής και έτσι η ταχύτητα πτώσης τους κάτω από την επίδραση της βαρύτητας τροποποιείται από την επίδραση του εφαρμοσθέντος ηλεκτρικού πεδίου. Ακριβέστερα, αν ένα σταγονίδιο είναι φορτισμένο αρνητικά και η άνω πλάκα έχει θετικό δυναμικό, η πτώση του σταγονιδίου επιβραδύνεται.
Μπορούμε να ρυθμίσουμε τη διαφορά δυναμικού μεταξύ των πλακών με τρόπο ώστε να διατηρήσουμε ακίνητο το σταγονίδιο ή να το κάνουμε να κινηθεί προς τα πάνω. Αν τώρα με μια πηγή ακτινοβολίας (για παράδειγμα ακτίνες X) ιονίζουμε τον χώρο όπου βρίσκεται το σταγονίδιο, θα παραχθούν ελεύθερα η. που, συλλαμβανόμενα από το σταγονίδιο, θα τροποποιήσουν το ηλεκτρικό φορτίο του με επακόλουθο να μεταβληθεί απότομα η ταχύτητα του σταγονιδίου κάτω από την επίδραση του ηλεκτρικού πεδίου. Από τη μέτρηση αυτής της μεταβολής και του υπολογισμού της μάζας του σταγονιδίου, που προσδιορίστηκε πριν από την εφαρμογή του ηλεκτρικού πεδίου, υπολογίζεται η τιμή του πρόσθετου φορτίου. Με χιλιάδες παρατηρήσεις κατορθώθηκε να προσδιοριστεί με αυτήν την μέθοδο το φορτίο του η.
H μέθοδος του Μίλικαν υπήρξε σημαντική, επειδή αποδείχτηκε η ασυνεχής φύση του ηλεκτρισμού. Ύστερα από αυτά και από πολυάριθμους άλλους ποσοτικούς προσδιορισμούς, το η. έπαψε να είναι μια υποθετική οντότητα, όπως παρουσιαζόταν ακόμα στο τέλος του 19ου αι.
ηλεκτρονιοβόλτ.Μονάδα μέτρησης ενέργειας ίσης προς το ποσόν της κινητικής ενέργειας που αποκτά ένα η. όταν μετακινείται μεταξύ δύο σημείων, στα οποία υπάρχει μια διαφορά δυναμικού ενός βολτ· συμβολίζεται με eV. H μονάδα αυτή χρησιμοποιείται στην ατομική και πυρηνική φυσική μαζί με τα πολλαπλάσιά της: το χιλιοηλεκτρονιοβόλτ (KeV) ίσο προς χίλια eV, το μεγαηλεκτρονιοβόλτ (MeV) ίσο προς ένα εκατομμύριο eV, το γιγαηλεκτρονιοβόλτ (GeV ή BeV) ίσο προς ένα δισεκατομμύριο eV.
Το ηλεκτρονιοβόλτ αντιστοιχεί προς 1,6 ·10-12 έργια.
η. ελεύθερο.Ένα η. που δεν είναι μόνιμα συνδεδεμένο με ένα ιδιαίτερο άτομο, αλλά είναι ελεύθερο να κινείται κάτω από την επίδραση ενός εξωτερικού ηλεκτρικού πεδίου. Με τη βοήθεια του προτύπου ελεύθερου η. μπορούν να κατανοηθούν πολλές σημαντικές φυσικές ιδιότητες των μετάλλων, ιδιαίτερα των απλών μετάλλων.
η. θετικό.Βλ. λ. ποζιτρόνιο.
Άποψη από το σύνολο ενός δακτυλίου συσσώρευσης (A.D.A.) ηλεκτρονίων. Σε αυτή την εγκατάσταση πραγματοποιείται για ερευνητικούς σκοπούς η σύγκρουση μεταξύ θετικών και αρνητικών ελεύθερων ηλεκτρονίων, που συσσωρεύονται με μαγνητικά πεδία σε δύο δέσμες και κυκλοφορούν με αντίθετη διεύθυνση.
ΣΤΑΘΜΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ
ΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΙΒΑΔΩΝ
* * *τοφυσ.-χημ.1. σταθερό στοιχειώδες σωματίδιο που φέρει το στοιχειώδες αρνητικό φορτίο και αποτελεί κύριο συστατικό τής δομής τών ατόμων τής ύλης2. η ελάχιστη δυνατή στοιχειώδης ποσότητα αρνητικού ηλεκτρισμού.[ΕΤΥΜΟΛ. Αντιδάνεια λ., πρβλ. αγγλ. electron (πρβλ. ήλεκτρον). Στη νεοελλ. μεταφορά προστέθηκε η κατάλ. -ιο προς αποφυγήν συγχύσεως. Οι νεολατινικές γλώσσες χρησιμοποίησαν το θέμα electr- < αρχ. ελλ. λέξη ήλεκτρον (αγγλ. amber, γαλλ. ambre) για να δηλώσουν την έννοια τού ηλεκτρισμού, δανείστηκαν δε τη λέξη αυτούσια για να δηλώσουν το ηλεκτρόνιο. Χρησιμοποιώντας την κατόπιν ως θέμα δημιούργησαν με την προσθήκη τής καταλ. -ic (πρβλ. -ικός) το επίθετο electron-ic (πρβλ. ηλεκτρον-ικός), διαχωρίζοντας έτσι την ορολογία τών ηλεκτρικών και τών ηλεκτρονικών φαινομένων].
Dictionary of Greek. 2013.
