|
在我們的日常生活中，見到過很多微小的東西，比如說頭發(fā)絲，非常纖細。但你知道嗎，即便是一根頭發(fā)絲的直徑，也相當于30萬個原子的寬度！ 如果按比例來放大，把原子放大到肉眼可見的大小，那么頭發(fā)的直徑能達到20公里！
更形象的類比是這樣的，如果原子有蘋果那么大，那么蘋果就有地球那么大！ 不過，即便是微小的原子，也有自己的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，也有更小的粒子構(gòu)成。原子中心是原子核，外層是電子。而原子核又是由質(zhì)子和中子構(gòu)成的。地球上94種自然元素都是由質(zhì)子中子和電子構(gòu)成的，區(qū)別就在于數(shù)量的不同。
我們每個人的人體上都包含大約7乘以1000的9次方個原子，非常龐大的數(shù)據(jù)，我們就是由無數(shù)個原子構(gòu)成的。 很多人會認為原子一定是非常致密的微觀粒子，不然就不會組成看起來致密的人體。但其實不然，原子不但不致密，它的內(nèi)部反而非?？諘纭?/span> 實際情況下，原子內(nèi)部99.99%的空間都是空的，到底有多空？ 打個比方就明白了。如果原子有一個足球場那么大，那么原子核頂多只有一個玻璃球那么大，而電子就更小了，比一粒芝麻還要小。除了原子核和電子原子內(nèi)部再沒有其他物質(zhì)，你可以想象原子內(nèi)部到底有多空曠了！ 既然原子內(nèi)部如此空曠，由原子組成的你我的身體也應(yīng)該非?？諘绮艑Γ珵槭裁次覀兊纳眢w看起來一點也不空曠呢？ 不只是人體，我們看到的萬事萬物也都不是空曠的，都是非常致密的實體，為什么會這樣？ 除了質(zhì)子，中子，電子等基本的粒子之外，還有無處不在的相互作用力。
比如說，質(zhì)子和中子依靠強力結(jié)合在一起，電子雖然很小，但并不是像地球圍繞太陽那樣圍繞原子核旋轉(zhuǎn)，而是遵循量子力學(xué)的不確定性原理，非常隨機地出現(xiàn)在原子核周圍，就像電子云那樣無處不在。 還有，打我們觸摸或者擊打某個物體時，并不能因為原子內(nèi)部的空曠而直接穿過物體，比如說打乒乓球時，乒乓球并不會直接穿過球拍，這是因為原子外層的電子會產(chǎn)生強大的排斥力。
從微觀領(lǐng)域來講，我們擊打的并不是乒乓球，而是乒乓球原子外層電子產(chǎn)生的磁場，電子產(chǎn)生的排斥力讓乒乓球和球拍永遠不會真正接觸。這也意味著其實我們從來沒有真正觸碰過任何東西。 當然，從宏觀上來講，物質(zhì)的范疇并不僅僅局限在能看到摸到的東西，電場和磁場也屬于物質(zhì)的范疇，只是與普通的宏觀物質(zhì)有些不同罷了！ 連續(xù)光譜——從原子核外電子能級的不確定性談能量的量子化悖論
穿過燃燒氣體的光譜吸收線 熾熱的鋼球或者白熾燈的燈絲，發(fā)出的光（大部分為可見光）包含所有波長，是連續(xù)光譜。但是，高溫鐵蒸汽，或者其它稀薄的原子氣體在高溫時，發(fā)出的光是明線光譜。 這個現(xiàn)象說明兩點，一個是單個原子的核外電子有固定的能級，在各能級之間躍遷時發(fā)射或吸收的光子的頻率是固定的，量子化的，稱為特征光譜。第二個是固態(tài)或液態(tài)的原子聚合體，其所有核外電子的能級是連續(xù)的，無法用光譜來區(qū)別原子的類別。
對于單個原子，圍繞原子核的電子，一定遵守能級軌道規(guī)律，同類型的原子有相同的特征光譜。明線光譜和吸收光譜完全重合。而聚合體中的電子，就算是在同樣的軌道上，也不一定有相同的能量值。所以，激發(fā)時各個電子發(fā)出的光，能量（頻率）在每條明線處延展開來，填滿了所有的頻率空間。這隱含了一些問題。首先是電子可以擁有不同的能量。然后，電子的能量是怎么來的？是什么因素決定電子能量的大?。坑质侨绾蝸碚{(diào)節(jié)電子能量大小的？ 從熾熱燈絲或者熾熱鋼球發(fā)出的連續(xù)譜線光這一現(xiàn)象，可以認為，電子在一定范圍內(nèi)可以具有任意大小的能量值。這和量子理論似乎有矛盾。因為電子的能量增加或減少，可以不是一份一份量子化的，是可以連續(xù)的。只在單個原子中的電子發(fā)生躍遷時，其能量變化是量子化的。 一些理論對上述現(xiàn)象有猜測性的解釋，但解釋不很清楚，理由也不充分。大家一起來探索吧。 能量、空間間隔、時間間隔，是三個基礎(chǔ)的物理量，其它物理量都可以由這三個量的各種組合來描述。
|
|
|
