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  • 1 # 小城的小程

    如果有一個題說:一個電子槍發射一個電子,在電場中由零開始加速,……,我跟你說,現實中沒有人能夠做到發射或者捕捉單個電子,這都是一種理想化的假設或者理想化的模型,事實上之所以這樣出題,只不過發射一個和發射多個最後每個電子想要達到我們預期目的的狀態是一樣的,所以才提出這個理想化的模型或者理想化的問題,現實不可能。

  • 2 # 優美生態環境保衛者

    其實是不能知道發射的是單個電子的。

    電子是一種帶有負電的亞原子粒子,通常標記為e- 。電子屬於輕子類,以重力、電磁力和弱核力與其它粒子相互作用。輕子是構成物質的基本粒子之一。

    在實驗室裡,精密的尖端儀器,可以長時間約束電子,以供觀察和測量。大型託卡馬克設施,像國際熱核聚變實驗反應堆,藉著約束電子和離子等離子體,來實現受控核聚變。無線電望遠鏡可以用來探測外太空的電子等離子體。

    (四級離子阱核心部件)

    一般做實驗用的電子發射器的工作原理是這樣的:它是由放電極組和交流電源與直流高壓電源共同組成,交流電源輸出的電壓施加在放電極組的兩個電極上,然後電極間的空氣隙就會被擊穿,產生高溫電弧,使大量的負電子被釋放在周圍的空間,這些負電子在電場的作用下飛向集塵正電極,從而行成電子束。

    (電子發射槍原理示意圖)

    那麼為什麼捕捉不到單個的電子呢,因為電子的執行速度太快。要弄明白這個問題就需要打破時間的概念,在經典物理學實驗中,通常會把電子槍發射N個電子的時間T,換算成發射一個電子的時間T/N,得出的實驗結果與預期目標是一致的。所以有時看到單個電子的一些“資訊”,其實只是經過換算後的一種理想狀態或者模型而已。

    (電子雲模型)

  • 3 # 千辰澯海天文宇客

    最典型的是雙縫干涉實驗,需要知道發射的是否單個電子。

    我們都知道電子很小,直徑只有10⁻¹⁵m,與原子核大小相近。如果要將這麼小的電子單個發射難度是特別大的。

    然而,1909年,科學家Geoffrey Lngram成功設計了能發射單個電子的雙縫干涉實驗儀;1974年,科學家Pier Merli在米蘭實驗室再次實現了發射單個電子的儀器;2012年,內布拉斯加大學的研究團隊,成功做到了將電子一粒一粒發射了出來,完成了著名的雙縫干涉實驗。

    在國外,這種能發射單個電子的儀器早已不是難題。

    科學家在實驗中怎麼知道發射的是單個電子呢?

    為了能成功發射單個電子,科學家可費了很多腦汁。

    他們由光子具有波粒二象性的特性,觀察它時就是粒子特性;不觀察時就是波的特性。

    1909年,英國科學家Geoffrey在做雙縫干涉實驗時,將光源強度減至最低到只能發射一個光子,不過在螢幕板上仍然出現干涉條紋(題外話,此處不贅述了)。

    此後,科學多次複製這個儀器發射一個電子都得到成功,不過干涉條紋仍然出現。

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