原子内部99.9%以上都是虚空 为何大多数物体都不透明

原子空是基于粒子模型的结论,透明也是一个相对概念,重点是物质能透过那种频率的电磁波。原子直径约为10的-10次方米。构成原子的核与电子相比,核如同足球场上的一颗豆子,而电子更小,甚至比尘埃还微小。

原子内部99.9%以上都是虚空 为何大多数物体都不透明

一开始,人们也确实这样认为的。比如说,著名的“α粒子散射实验”就表明,原子内部真的是一片虚空。物理学家卢瑟福最早做过这个实验,实验很简单,用α粒子轰击薄薄的金箔。实验结果显示,大部分α粒子都能直接穿过金箔,但也有极少数α粒子会发生偏转,有的偏转角度甚至能超过150度。卢瑟福认为原子有致密核心,其半径约为10的14次方米,提出了类似太阳系的“行星模型”。波尔首次解释了这一问题。波尔在原子行星模型基础上引入了“能级”概念,认为电子不围绕原子核运行,而是在不同的能级轨道间跃迁。海森堡进一步提出“不确定性原理”,解释了电子云的概念。但电子云概念似乎也很难让物体实在起来,毕竟电子云可以压缩。

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另一个天才物理学家泡利提出了“不相容原理”,认为一个能级上只允许一个电子存在,不允许其他电子存在,如果其他电子试图进来,就会产生强大的排斥力。如此一来,看起来软绵绵的“电子云”一下子就会因为斥力表现得很坚硬实在。基本粒子除了电子外,还具有类似特性。"不相容原理"使电子相互排斥,形成电子简并压。在中子星形成时,强大引力克服电子压力,压缩电子与质子结合成中子。物体大多不透明是因电子吸收光子能量跃迁至不同能级。若光子未被吸收,则可穿透原子,物体则透明。金属一般是不透明的,而且通常都有金属光泽。主要是因为金属中有很多到处乱串的自由电子,这些自由电子不但可以让金属导电,还能有效地反射光线,让金属表现出金属光泽。

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物体透明与否取决于光是否被电子吸收,吸收则不透明,反之透明。这些概念源自量子力学。在量子领域,一切都不确定。然而,这种不确定性构成了我们宏观世界的确定性。量子世界的奇异性让人难以理解,如微观粒子具有波粒二象性,至今未能解释。

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