Реклама на сайте (разместить):



Реклама и пожертвования позволяют нам быть независимыми!

Постоянная тонкой структуры

Материал из Викизнание
Перейти к: навигация, поиск

Постоянная тонкой структуры, обозначаемая α, является фундаментальной физической постоянной и константой взаимодействия, характеризующей силу электромагнитного взаимодействия. Как безразмерная численная величина α одна и та же во всех системах физических единиц. Впервые она была введена в 1916 году Арнольдом Зоммерфельдом. [1]

Значение α равно 7,29735257×10−3. [1]

Определение[править]

Имеется несколько эквивалентных определений α через другие физические постоянные:

\alpha ={\frac  {e^{2}}{4\pi \varepsilon _{0}\hbar c}}={\frac  {m_{{S}}^{2}}{4\pi \varepsilon _{g}\hbar c}}={\frac  {e^{2}c\mu _{0}}{2h}}={\frac  {k_{{\mathrm  {e}}}e^{2}}{\hbar c}}={\frac  {Z_{0}}{2R_{K}}}=\left({\frac  {e}{q_{p}}}\right)^{2}=\left({\frac  {m_{S}}{m_{P}}}\right)^{2}={\frac  {G_{s}M_{p}M_{e}}{\hbar c}}={\frac  {1}{4\beta }},

где:

В системе физических единиц СГС единица электрического заряда, статкулон или франклин, определён так, что кулоновская константа ke равна 1 и безразмерна. В результате постоянная тонкой структуры выражается следующим типичным для старой физической литературы образом

\alpha ={\frac  {e^{2}}{\hbar c}}.

Боровская модель атома[править]

В боровской модели атома водорода α связана с параметрами атома в основном состоянии энергии

~\alpha ={\frac  {v_{B}}{c}},

где ~v_{B} есть скорость движения вещества электрона при его вращении вокруг ядра на радиусе Бора ~a_{B}.

С другой стороны

~\alpha ={\frac  {\lambda _{0}}{2\pi a_{B}}}={\sqrt  {{\frac  {r_{e}}{a_{B}}}}}=4\pi a_{B}R_{\infty },

где ~\lambda _{0}\ есть комптоновская длина волны электрона, ~r_{e}классический радиус электрона, ~R_{\infty }постоянная Ридберга для длины волны.

Следующее выражение для α имеет вид

~\alpha ={\sqrt  {{\frac  {\Phi _{{e}}}{\Phi _{0}}}}},

где ~\Phi _{0}={\frac  {h}{2e}} есть квант магнитного потока, ~\Phi _{e}=BS_{B}={\frac  {\mu _{0}e}{4\pi a_{B}}}\sigma _{e} – магнитный поток электрона в основном состоянии, ~B – магнитное поле в диске электрона с площадью поверхности ~S_{B}=\pi a_{B}^{2}, а ~\sigma _{e}={\frac  {h}{2M_{e}}} есть квант циркуляции скорости для электрона. [3]

Ещё одно выражение α :

~\alpha ={\sqrt  {{\frac  {\Phi _{{eg}}}{\Phi _{p}}}}},

где ~\Phi _{p}={\frac  {h}{2M_{p}}}=1.98\cdot 10^{{-7}} м2

есть квант потока поля кручения сильной гравитации протона, связанный с квантом циркуляции скорости протона,

~\Phi _{{eg}}=\Omega S_{B}={\frac  {G_{s}h}{2c^{2}a_{B}}}

есть поток поля кручения сильной гравитации электрона в основном состоянии атома водорода, при этом ~\Omega есть поле кручения сильной гравитации в диске электрона.

Водородная система на уровне звёзд в боровской модели выражает α таким образом:

~\alpha ={\frac  {GM_{{ps}}M_{{\Pi }}}{\hbar _{s}C_{s}}},

где ~M_{{ps}} и ~M_{{\Pi }} – масса звезды-аналога протона и масса планеты-аналога электрона, соответственно, ~\hbar _{s}звёздная постоянная Дирака, ~C_{s}характерная скорость вещества звезды.

См. также[править]

Ссылки[править]

  1. "CODATA Value: fine-structure constant". The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. US National Institute of Standards and Technology. June 2011. Retrieved 2011-06-23.
  2. Yakymakha O.L. (1989). High Temperature Quantum Galvanomagnetic Effects in the Two- Dimensional Inversion Layers of MOSFET's. (In Russian). Kyiv: Vyscha Shkola. p.91. ISBN 5-11-002309-3. djvu .

Внешние ссылки[править]

Статью можно улучшить?
✍ Редактировать 💸 Спонсировать 🔔 Подписаться 📩 Переслать 💬 Обсудить
Позвать друзей
Вам также может быть интересно: