2 Электроника Лекции в презентациях 2012

ОмГУПС Кафедра АиТ

Электроника

(Для студентов ИАТИТ)

Лекции в презентациях

Устройство материи Вакуумная электроника

Сушков С. А.

Омск - 2012 г.

Современное понимание окружающего мира

Человек представляет окружающую действительность так, как может обработать поступающую информацию от органов чувств, непосредственно или косвенно при помощи различных устройств, расширяющих возможности его органов. Если не удаётся создать такое устройство человек включает воображение и придумывает невидимый мир, или при помощи различных математических теорий, или интуитивно. Часто такие фантазии со временем сбываются, но бывает и отвергаются.

Первыми инструментами, позволяющими заглянуть в макро и микромир были оптические – телескоп и микроскоп. С появлением мощных, уже не оптических, телескопов и микроскопов стало видно поразительное сходство строения галактик планетарной системы и строения атомов. Только атомы отличаются – ведут себя иначе, нет плоской орбиты вращения электронов, как у солнечной системы, выделяют или поглощают энергию при переходе из одного состояния в другое и т.д..

Возможно пройдёт некоторое время и представление человека об окружающем нас мире изменится, но сейчас при помощи самого мощного, на данный момент, микроскопа – Большого адронного коллайдера, удалось рассмотреть практически все составляющие материи, входящих в стандартную теоретическую модель. В том числе Бозон Хиггса массой 125-126 гигаэлектронвольт, отвечающий за массы всех других элементарных частиц, с достоверностью около пяти сигма, что соответствует уровню

открытия. (Один электронвольт равен энергии, необходимой для переноса электрона

2

в электростатическом поле между точками с разницей потенциалов в 1 В.)

Устройство материи согласно Стандартной модели

3,26 мин

3D вид электронных облаков

Устройство материи согласно Стандартной модели

Классификация

 По величине спина

Спин — этот термин из химии, он описывает направление вращения частицы вокруг своей оси. На самом деле все гораздо сложнее — эта характеристика является своеобразным паспортом, индивидуальной особенностью, которая позволяет различать элементарные частицы во всем их многообразии.

Все элементарные частицы делятся на два класса:

1.бозоны — частицы с целым спином (например, фотон, глюон, мезоны, бозон Хиггса).

2.фермионы — частицы с полуцелым спином (например, электрон, протон, нейтрон, нейтрино);

 По видам взаимодействий Элементарные частицы делятся на следующие группы:

1. Составные частицы

адроны — частицы, участвующие во всех видах фундаментальных взаимодействий. Они состоят из кварков и подразделяются, в свою очередь, на:

мезоны — адроны с целым спином, то есть являющиеся бозонами;

барионы — адроны с полуцелым спином, то есть фермионы. К ним, в частности,

Классификация

 Фундаментальные (бесструктурные) частицы

1.лептоны — фермионы, которые имеют вид точечных частиц (т. е. не состоящих ни из чего) вплоть до масштабов порядка 10−18 м. Не участвуют в сильных взаимодействиях. Участие в электромагнитных взаимодействиях экспериментально наблюдалось только для заряженных лептонов (электроны, мюоны, тау-лептоны) и не наблюдалось для нейтрино. Известны 6 типов лептонов.

2.кварки — дробнозаряженные частицы, входящие в состав адронов. В свободном состоянии не наблюдались (для объяснения отсутствия таких наблюдений предложен механизм конфайнмента). Как и лептоны, делятся на 6 типов и считаются бесструктурными, однако, в отличие от лептонов, участвуют в сильном взаимодействии.

8

Классификация

Калибровочные бозоны — частицы, посредством обмена которыми осуществляются взаимодействия:

1.фотон — частица, переносящая электромагнитное взаимодействие;

2.восемь глюонов — частиц, переносящих сильное взаимодействие;

3.три промежуточных векторных бозона W+, W− и Z0, переносящие слабое взаимодействие;

4.гравитон — гипотетическая частица, переносящая гравитационное взаимодействие. Существование гравитонов, хотя пока не доказано экспериментально в связи со слабостью гравитационного взаимодействия, считается вполне вероятным; однако гравитон не входит в Стандартную модель элементарных частиц.

Адроны и лептоны образуют вещество. Калибровочные бозоны — это кванты разных типов взаимодействий.

Кроме того, в Стандартной модели присутствует хиггсовский бозон, первые экспериментальные указания на существование которого

Области электроники

Физическая — область, в которой изучаются процессы, происходящие с заряженными частицами в вакууме, газах, жидкостях и твёрдых телах.

Прикладная — электронные приборы и устройства, принцип действия которых основан на взаимодействии заряженных частиц с электромагнитными полями и используется для преобразования электромагнитной энергии (например для передачи, обработки и хранения информации). Наиболее характерные виды таких преобразований: генерирование, усиление, приём электромагнитных колебаний с частотой до 1012 Гц, а также инфракрасного, видимого, ультрафиолетового и рентгеновского излучений ( до 1020 Гц). Возможность таких преобразований обусловлена малой инерционностью электрона.

Информационная.

Энергетическая промышленная (например, электроэнергетика),

10