如果原子是99.999%的空白空间,为什么我们看不透不透明的物体

发布时间: 2022-12-04 10:59:42 来源: 励志妙语 栏目: 经典文章 点击: 87

如果原子99.99%为空,为什么大部分物体不透明?我们还能感觉到物体?,因为物体透明或不透明与物质密度或单位体积内的分子,...

如果原子是99.999%的空白空间,为什么我们看不透不透明的物体

如果原子99.99%为空,为什么大部分物体不透明?我们还能感觉到物体?

因为物体透明或不透明与物质密度或单位体积内的分子,原子数量或实体粒子的电子与原子核所占空间比例无关。而与原子,分子和分子团在入射光作用下产生的次生光强度与频率特性相关:不透明的物质往往产生的可见光波段的次生反射光更强,而折射光很弱。因物质产生的所谓的反射光与入射光间存在半个周期的相位差,即所谓的半波损失,反射光会抵消大部分入射光,致使入射光在物体表面附近就被完全抵消了。所谓的折射光也会逐渐减弱而消失。就形式了光不能穿过物体的效果。而透明物体则相反,所产生的次生反射光较弱,折射光较强,从而形成光可穿越物体的现象!

总之,不是入射光穿透了透明物体,而是入射光使透明物质成为了次生光源并产生的所谓折射和透射光!









这个问题的前提都是原子的内部空间十分空旷,我们先说下这个想法是否正确,然后再分两个部分回答「物体为什么不透明?」和「我们为啥为啥对物体有触感?」

原子内部是否空旷

首先,原子内部几乎是空旷的空间,这个想法在现在看来并不正确。我们这样认为的原因是将电子,中子和质子视为一个个小球,而电子像行星一样围绕着太阳公转,在我们刚接触原子理论的时候,看到的大多数原子模型都是这样的,但对目前来说这是错误的。 实际上,这些“亚原子粒子”并不是字面意思上的粒子,也不是波。它们都具有特有的量子性质,具有波粒二象性,但并不是其中的任何一个。这样导致的结果就是这些粒子没有固定的大小和位置,而是以概率方式“散布”在整个原子空间。也就是说,原子的空间不是空的,电子会尽可能地占据最低能态的位置,并且布满整个空间。

为什么大部分物质不透明?

光是量子粒子,其波长比原子大一千倍。因此,光不能“进入”任何原子,只能与原子最外层的电子相互作用。这与原子内部是“空”还是“满”没有太大的关系。

物质是否透明以及物体具有什么样的颜色,取决于光子如何与该材料原子中的最外层电子相互作用。如果光子携带的频率(能量)没有被外部电子吸收,那么大部分光子就会直接通过原子。这就是为什么X射线可以穿透人体,窗外的风景可以透过玻璃的原因,仅仅取决于射向物体的光子是否被吸收的问题。

在我们生活中的无线电波只是波长更长的光,并且可以穿透大多数常见的材料。但是和所有的量子粒子一样,频率和相互作用是几率具有一定的概率性。即使某些频率的光子很少会被物质吸收,但随着物质厚度的增加,那么光子被吸收的机会也会变大。这也是为什么无线电信号无法穿透地下深层的原因。下面说第二个问题!

为什么物质会占据空间?

其实第二个问题还牵扯到了另外一个概念,为什么物质会占据空间?或者说为什么两个物质不能同时占据同一空间?我们在日常生活中所能看到的所有物质都是由质子、中子、电子构成的,这些都属于费米子。沃尔夫冈•泡利阐述的泡利不相容原理,指出两个或两个以上相同的费米子不可能同时占据一个量子系统中的同一量子态。因此原子并不会因为库仑力塌缩,物质才会占据空间。

那么,为什么我们会感触到物体呢?

在物理学中没有“触摸互动”这么一说。我们只有四个相互作用力:引力,电磁力以及强和弱相互作用。引力仅在非常大的尺度上才占主导地位,而核力之所以称为核力,是因为它们的作用范围实际上受制于核大小的数量级,比原子小了数千倍。

因此,我们现实中除了引力将我们控制在地球上以外,能感觉到的大多数事物都是电磁力的原因。从视线到气味,神经活动,身体化学,细胞新陈代谢甚至触觉都只是变相的电磁相互作用。那么什么是“触摸”?

如果我们将手指移动到某个物体附近,起初不会发生任何事情。原子总体上是呈电中性的。我们不会感觉到直接的静电排斥或吸引。但是,手指移动到与原子本身大小相当的距离,我们就会感受到静电排斥力。

物体原子和手指原子的电子云开始相互排斥。由于原子核还被电子云屏蔽,因此一个负电荷的物质与另一个带负电荷的物质非常接近。经典的静电学告诉我们,原子之间将存在排斥力。

固体物质是由许多原子紧密联结而成。如果我们的手指推动顶层原子,则下面的所有的原子都将受到推力。这就是为什么固体物体会有固体的感觉。而气体原子结合的非常松散,我们可以轻易的把气体原子推开,所以气体对我们的感触非常非常小。

所以我们从来没有真正接触到任何一个物体的原子。皮肤和物体之间总是有最小的距离,在这个距离上,静电排斥力非常强,足以刺激我们皮肤下的神经末梢,让我们感觉像是在触摸物体。

01 世界是由原子构成的

如果有一天,因为某种特别的原因,人类所有的科学知识都丢失了,只有一句话可以传递给后代,那么如何才能用最少的语言来传递最多的信息呢?那么这句话一定是原子的假设(或者说原子的事实):

这就是我们物理学中的 “分子动理论” 。

02 原子的大小

原子的大小有多大呢?

我们看一滴水,表面是非常光滑的。

当我们把水滴放到最好的光学显微镜下去观察,大概可以放大2000倍左右,这时我们依旧只能看到光滑的表面——这说明,我们远远没有达到水分子的线度。

再让我们继续放大,依然是2000倍,这时的水滴已经向一座大楼那么大了,此时我们会发现水滴的表面已经不再光滑了,而是像人头攒动的火车站或者演唱会现场。

为了看清楚,我们继续放大250倍——这样,我们就一共放大了10亿倍。

此时,我们已经可以看到明显的小球了:有两种类型的小球,一种小一点,一种大一点;大一点的小球的两侧各连接着一个小一点的小球。这种一大两小的组合我们称为水分子。大的小球是氧原子,小的小球是氢原子。

一个原子有多大呢?

原子的半径一般为1 10^-10m~2 10^-10m,1 10^-10m我们称为1埃,所以一个原子的大小约为1埃到2埃。

有一个简单的方法,可以记住原子的大小。苹果和原子的比例,就像地球和苹果的比例一样。

03 原子内部的结构

原子并不是最小的物质粒子,它也是由结构的。

电子的发现

组成原子的一种重要粒子是电子,1897年由英国物理学家约瑟夫·约翰·汤姆生在研究阴极射线时发现。

电子的发现让人类认识到原子是可分的,至于原子的结构是什么,还有待研究。

最初汤姆孙提出葡萄干布丁模型,认为原子中大部分是带正电的物质,就像一个布丁,电子就是布丁上点缀的葡萄干。这个模型最终被德国科学家卢瑟福推翻了。

核式结构

卢瑟福提出了原子的核式结构,被我们沿用至今。

原子的大部分质量是集中在原子中心位置的一个很小的区域内的,这个区域被称为原子核。电子就是在绕着原子转动的。


04 原子核有多大呢?

原子的大小是1埃,原子核又有多大呢?

原子核极小,直径在10^-15m~10^-14m之间,体积只占原子体积的几千亿分之一,在这极小的原子核里却集中了99.96%以上原子的质量。

原子核的密度极大,核密度约为10^17kg/m3,即1立方米的体积如装满原子核,其质量将达到10^14t,即1百万亿吨!

如果原子有房间那么大,原子核只有一粒灰尘那么大!

所以,完全可以这么说——原子内部是空空荡荡的!

原子内部只有0.0000000001%(一千亿分之一)是实的,而剩余99.999999999%是空的!

其实由于原子核也是由质子和中子组成的,而质子和中子之间也有距离,所以,上面的0和9的个数其实应该更大!

05 为什么我们可以看到物体?

首先要知道,人眼能够看到物体,是由于物体发出的或者反射的光进入了眼睛。

那么,原子内部是空空荡荡的,如果单独拿出一个原子来,是很难“看到”的。因为光线照到原子的几率就很小,即使反射,方向也不一定是你的眼睛。

同理,单独 一层 的原子,几乎是透明的。

抛开光与原子的作用,抛开光的衍射效应,我们拿最简单的数据也可以证明我们能够看到物体的原因。

——我们看到的,都是一大堆原子,也就是重重叠叠在一起的很多个原子。

由于原子很小,那么随便一个物体包含的原子个数都是非常大的,比如1杯水的质量是200g,包含的原子个数有多少呢?

200g水分子的个数=200/18 Na=6.6 10^24个,也就是6.6亿亿亿个!非常的多!

我们假设水杯的直径是8cm,那么任意直径上的分子个数大约就有8亿个!

所以,从每个角度来看,这杯水都是密不透风的!

因此一束光无论从那个角度照射,都会被水分子干扰;反射后进入我们的眼睛,也就被我们发现了。

这种重叠效应,是我们看到物体的重要原因!


我是宇宙物理学,这就是我的回答。

原子大部分空间都是空的,为什么物体有的透明有的不透明,光在原子里发生了什么?

原子中,电子的个头并不算很大。如果把一个操场比作原子,那么电子只有足球那么大一点。所以说,即便有些原子内部有很多层电子,但其实整体来看,原子内部是空荡荡的,以至于像中微子这样微小的粒子可以毫无阻隔的轻松穿过。对于中微子来说,原子就像是一个透明的物体一样,而由原子组成的各种物体,对于中微子来说也是透明的。所以说,我们身体每时每刻


都有成千上万亿个中微子穿过。既然原子是组成物质的基本单位,那么微观来看,所有的物质都是“空心”的。而非实心的。当然了,再往下分还有夸克,夸克是组成物质的不可分割的组件。比如质子和中子,都是有夸克组成。夸克通过胶,“粘合”在一起,形成了基本粒子。虽然由于夸克禁闭的存在,我们无法把夸克从基本粒子中分离出来,但从目前已有的痕迹来


于宏观物质来说的。微观世界的基本粒子,已经不在和宏观世界物质的运动完全一样的。比如说电子,即有粒子性也有波动性。光子更是具有大名鼎鼎的波粒二象性。在更为的尺度下,超弦理论甚至认为物质只不过是一段段微小的能量弦振动而成。那么如此说来,这些能量弦本就没有体积的,只不过由于其被限定的一定的空间范围内,才表现出了体积。如果像黑洞这么巨大的引力,则完全可以把这些能量弦压缩为没有体积

于宏观物质来说的。微观世界的基本粒子,已经不在和宏观世界物质的运动完全一样的。比如说电子,即有粒子性也有波动性。光子更是具有大名鼎鼎的波粒二象性。在更为小的尺度下,超弦理论甚至认为物质只不过是一段段微小的能量弦振动而成。那么如此说来,这些能量弦本就没有体积的,只不过由于其被限定的一定的空间范围内,才表现出了体积。如果像黑洞这么巨大的引力,则完全可以把这些能量弦压缩为没有体积

原子核的体积大约只占原子体积的千亿分之一,这么看,原子中大部分空间都是“空无一人”
其实是它本身的原子结构而已,所以才会透明或者不透明。
原子就像是一个透明的物体一样,而由原子组成的各种物体,对于中微子来说也是透明的
光子在里面应该是发生了很大的折射作用的,所以才会这样。

如果原子99.99%为空,为何大部分物体不透明呢?

我简单的跟你说,因为透明度他其实是一种宏观现象而已,所以原子空洞他其实一是一种微观描述,这些研究人员虽然研究出来了,但是真正的问题是否存在或是可靠的问题还是未知,而且他们两者之间没有因果关系,其次这个世界上有许多透明的东西,例如,我们经常用到的水还有空气,他们也全都是透明的。


但是唯一一个标题的就是,金属他不是透明的,石头他其实也不是透明的,组成它们的原子其实是一样的,很多人就问为什么这些问题有明显的差异,有很多原因和复杂的关系,所以我们必须用一句话把它说清楚,其实也就是说,光可以通过物体本身而没有太多的折射和散射,然后反射回眼睛,我们认为这是透明的。

否则,它是不透明的,例如,当玻璃棒插入水中时,我们仍然可以看到它。这是因为水和玻璃折射的光的比例不同,所以我们可以清楚地看到它们,物质折射的光的角度被称为折射率,玻璃和水的折射率是不同的,所以即使它们是透明的,我们仍然可以看到水中的玻璃,但如果它也是透明的甘油,如果它的折射率相当于玻璃的折射率。

玻璃他其实看起来好像就消失了,所以当遇到物质时,电磁波可以被吸收,反射或传播。然而,对于不同频率或波长的电磁波,物质可以表现出不同的特性,例如,玻璃对可见光是透明的,但对部分紫外线是不透明的,只有人眼看不到紫外线,人体对可见光是不透明的,然而,X射线在不同程度上是透明的。 

关于如果原子99.99%为空为何大部分物体不透明呢的问题,今天就解释到这里。

原子有99.99%是空的,为什么很多物体不是透明的?

我们要知道我们所想象出来的原子大部分空间是空的,这种经典物理的概念和事实当中真正的原子有很大的区别,我们所知道的仅仅只是一种想象图而已,根本就不会亲眼看见。电子并非是一个实体,而是组成原子的一股能量,如果我们能够看到原子的整体,就不会认为原子有99.99%是空的,而物体却不是透明的了。


我们所在的宇宙其实就是一个物质所主导的宇宙,原子它的作用就是起到了粘合剂的作用,保证了物质之间相互吸引的作用力,原子之间它们的相互作用必然是电磁相互作用,而电子不在它可以处在任何位置,所以很多的物体并不是透明的。

原子的“空”并不是真正的空

原子虽然有99.99%是空的,但是所谓的空只是用原子核和原子相比而已,原子核是一个非常小的一个核心,而原子壳甚至可能有地球那么大,按照这样的情况来看,如果我们将原子和原子核之间的比例当成是空,那就是大错特错了。

原子的外壳我们也可以称之为电子,电子就类似于一种盒子,将原子核和我们所认为的空间包裹着,让其中间的物体成为真正的,并非是透明的有形实体,所以按照现如今的理论认为,电子并非是围绕着原子核进行旋转,也并非是分层旋转,而是具有着位置和动能的不确定性。


原子是一个非常松散的结构,但是如此松散的它却形成了非常多的物质,它的“空”并不是真正的空,就如同一个拧上瓶盖的矿泉水瓶一样,我们虽然在其中能够看到水,但是我们也知道其中包含着我们所看不到的空气,虽然空,但是它并非会压缩。所以原子是空的,这个言论是错误的。

因为组成物体的原子非常多,会阻挡光线,所以很多物体不是透明的。
因为这是一种想象图而已,眼睛是看不见的,包含着不同的能量,所以很多物体并不是透明的。
因为核外电子中会有一些能级,这些能级通过光的反应呈现出不同的颜色。
本文标题: 如果原子是99.999%的空白空间,为什么我们看不透不透明的物体
本文地址: http://www.lzmy123.com/jingdianwenzhang/259289.html

如果认为本文对您有所帮助请赞助本站

支付宝扫一扫赞助微信扫一扫赞助

  • 支付宝扫一扫赞助
  • 微信扫一扫赞助
  • 支付宝先领红包再赞助
    声明:凡注明"本站原创"的所有文字图片等资料,版权均属励志妙语所有,欢迎转载,但务请注明出处。
    如果在1815年时除不列颠以外的整个欧洲统一,第二次和第三次工业革命还会如期而至吗为什么一些中国人总是认为外国的月亮比国内圆呢
    Top