Meyers Großes Taschenlexikon in 25 Bänden
Elektron
Elektron[grch. »Bernstein«] das, leichtes, elektrisch negativ geladenes, stabiles Elementarteilchen (physikal. Symbol e—). Sein Antiteilchen ist das positiv geladene Positron (e+). Das E. ist der wichtigste Vertreter der Leptonen, da es (neben Proton und Neutron) einer der Bausteine der Materie ist. Es besitzt eine etwa 1836-mal kleinere Masse als das Proton und ist Träger einer negativen Elementarladung. Das E. hat halbzahligen Spin, ist also ein Fermion, d. h., für statist. Gesamtheiten gilt die Fermi-Dirac-Statistik. Jedes neutrale Atom enthält in der Hülle so viele E., wie die Ordnungszahl angibt. Beim radioaktiven Zerfall werden energiereiche E. (Betastrahlung) auch aus dem Atomkern emittiert. Im Molekül oder Festkörper ist eine Zuordnung zw. einzelnen E. und Atomen nicht mehr möglich, da sie ständig untereinander ausgetauscht werden. Diese Austauschprozesse sind Ursache für versch. Arten chemischer Bindung. In Metallen können sich die E. in den Zwischenräumen des Kristallgitters bewegen. Die freie Beweglichkeit der E. ist Ursache der guten elektr. und Wärmeleitfähigkeit. Nach der E.-Gastheorie kann man die Leitungs-E. wie ein im Metall eingeschlossenes Elektronengas behandeln. Um die E. aus ihren gebundenen Zuständen zu befreien, muss ihnen Energie zugeführt werden, die die Ionisierungsenergie (Atome, Moleküle) bzw. die Austrittsarbeit (Metalle) übertrifft. Die Energie kann z. B. durch Temperaturerhöhung (Glühemission), Bestrahlung mit Licht oder Röntgenstrahlung (Photoemission), Beschuss mit E. (Sekundäremission) oder durch Anlegen starker elektr. Felder (Feldemission) aufgebracht werden. Freie E. spielen z. B. in Elektronen- und Röntgenröhren, im Elektronenmikroskop sowie in Teilchenbeschleunigern eine bed. Rolle.Das E. zeigt wie alle atomaren Teilchen den Welle-Teilchen-Dualismus (Dualismus). Die lorentzsche Elektronentheorie (1895) stellte die E. als kleine geladene Massenpunkte dar, deren Bewegung in elektromagnet. Feldern aus den Gesetzen der klass. Physik abgeleitet wurde. Während dieses Teilchenbild zur Beschreibung vieler makroskop. Effekte (z. B. Elektronenröhre) ausreicht, versagt es im atomaren Bereich. Bei der Wechselwirkung mit atomaren Systemen zeigen E. ausgeprägte Welleneigenschaften wie Beugungs-, Brechungs- und Interferenzerscheinungen; den E. kann daher in atomaren Dimensionen keine Bahn im klass. Sinne zugeordnet werden. Eine gute Beschreibung des Verhaltens der E. im atomaren Bereich liefert die Quantentheorie; die Wechselwirkung mit elektromagnet. Strahlungsfeldern ist exakt nur mithilfe der Quantenelektrodynamik zu berechnen.
▣ Literatur:
M. Springford. Electron, hg. v. Cambridge 1997.
Elektron[grch. »Bernstein«] das, leichtes, elektrisch negativ geladenes, stabiles Elementarteilchen (physikal. Symbol e—). Sein Antiteilchen ist das positiv geladene Positron (e+). Das E. ist der wichtigste Vertreter der Leptonen, da es (neben Proton und Neutron) einer der Bausteine der Materie ist. Es besitzt eine etwa 1836-mal kleinere Masse als das Proton und ist Träger einer negativen Elementarladung. Das E. hat halbzahligen Spin, ist also ein Fermion, d. h., für statist. Gesamtheiten gilt die Fermi-Dirac-Statistik. Jedes neutrale Atom enthält in der Hülle so viele E., wie die Ordnungszahl angibt. Beim radioaktiven Zerfall werden energiereiche E. (Betastrahlung) auch aus dem Atomkern emittiert. Im Molekül oder Festkörper ist eine Zuordnung zw. einzelnen E. und Atomen nicht mehr möglich, da sie ständig untereinander ausgetauscht werden. Diese Austauschprozesse sind Ursache für versch. Arten chemischer Bindung. In Metallen können sich die E. in den Zwischenräumen des Kristallgitters bewegen. Die freie Beweglichkeit der E. ist Ursache der guten elektr. und Wärmeleitfähigkeit. Nach der E.-Gastheorie kann man die Leitungs-E. wie ein im Metall eingeschlossenes Elektronengas behandeln. Um die E. aus ihren gebundenen Zuständen zu befreien, muss ihnen Energie zugeführt werden, die die Ionisierungsenergie (Atome, Moleküle) bzw. die Austrittsarbeit (Metalle) übertrifft. Die Energie kann z. B. durch Temperaturerhöhung (Glühemission), Bestrahlung mit Licht oder Röntgenstrahlung (Photoemission), Beschuss mit E. (Sekundäremission) oder durch Anlegen starker elektr. Felder (Feldemission) aufgebracht werden. Freie E. spielen z. B. in Elektronen- und Röntgenröhren, im Elektronenmikroskop sowie in Teilchenbeschleunigern eine bed. Rolle.Das E. zeigt wie alle atomaren Teilchen den Welle-Teilchen-Dualismus (Dualismus). Die lorentzsche Elektronentheorie (1895) stellte die E. als kleine geladene Massenpunkte dar, deren Bewegung in elektromagnet. Feldern aus den Gesetzen der klass. Physik abgeleitet wurde. Während dieses Teilchenbild zur Beschreibung vieler makroskop. Effekte (z. B. Elektronenröhre) ausreicht, versagt es im atomaren Bereich. Bei der Wechselwirkung mit atomaren Systemen zeigen E. ausgeprägte Welleneigenschaften wie Beugungs-, Brechungs- und Interferenzerscheinungen; den E. kann daher in atomaren Dimensionen keine Bahn im klass. Sinne zugeordnet werden. Eine gute Beschreibung des Verhaltens der E. im atomaren Bereich liefert die Quantentheorie; die Wechselwirkung mit elektromagnet. Strahlungsfeldern ist exakt nur mithilfe der Quantenelektrodynamik zu berechnen.
▣ Literatur:
M. Springford. Electron, hg. v. Cambridge 1997.