如果我們肉眼就可以看見原子,它們會是什麼樣子呢?

2020-12-05 天文在線

提問：如果把一個原子放大到我們肉眼能看見的程度，它會是什麼樣子？

回答：這裡「看」不是指量子世界，這是使得量子現實十分困惑的事情之一。

圖片提供 傑克泰勒/蓋蒂圖像

當你試圖看到電子時，你必須在它們身上反射一個光子。然後那個光子到達你的眼睛，你「看見」了那個光子。問題是光子和電子之間的相互作用已經以一種不可預知的方式改變了電子。它不再僅僅存在於你認為它在的地方了。

這個電子再乘以數以百萬的光子，你就會得到一團模糊的電子密度。此外，當你用光子撞擊這些電子時，一些電子會提升到更高的能級。你就看不見這些光子了，因為它們不會被反射回來。但是當電子下降到一個較低的能級時，它可以發出特定顏色的光。所以原子會發光。例如，氖的電子云看起來是橙色的。氫是粉紅色的。水星看起來是藍色的。

你根本就看不見原子核，除非你把原子放大到巨大的尺寸。如果你把原子放大到體育場那麼大，你就會看到原子核(當然是透過電子云的薄霧)，在中間就像是一個彈珠大小的球體。原子核看起來也很模糊，但在大多數情況下你很難看到它，因為模糊的電子云會擋住你的視線。這種模糊的電子云在很多情況下都不是圓的，有些原子的電子軌道形狀很奇怪，就像這樣：（沒有標題）你可能會看到一些淺裂的形狀。那麼放大的原子到底是什麼樣子的呢？

有點像這個：原子是構成化學元素最小組成單位的普通物質。每一種固體、液體、氣體和等離子體都是由中性原子或電離原子組成的。原子非常小；典型的尺寸大約是100微微米，也稱作皮米( 10^ -10米，千萬分之一毫米，或1/254,000,000英寸)。它們實在是太小了，以至於用經典物理學都不可能精確的預測它們的行為，因為它們就像撞球一樣。這都是由於量子效應。目前的原子模型來使用量子原理更好地解釋和預測這種行為。

每個原子都由一個原子核和一個或多個電子組成。原子核是由一個或多個質子和一些中子組成的。只有最常見的氫沒有中子。質子和中子被稱為核子。超過99.94%的原子質量在原子核中。質子帶正電荷，電子帶負電荷，而中子沒有電荷。如果質子數和電子數相等，則原子是電中性的。如果一個原子的電子數比質子數多或少，那麼它就分別帶一個正電荷或負電荷。這些原子叫做離子。

原子的電子被電磁力吸引到原子核中的質子上。原子核中的質子和中子由於核力相互吸引。這種力通常比電磁力更強，從而帶正電荷的質子相互排斥。在某些情況下，排斥電磁力比核力更強。在這種情況下，原子核碎裂，留下不同的元素。這是一種核衰變。所有的電子、核子和原子核都是亞原子粒子。原子中電子的行為更接近于波而不是粒子。

原子核中的質子數，即原子序數，決定了原子屬於哪種化學元素。例如，每個銅原子含有29個質子。中子數決定了元素的同位素。原子可以通過化學鍵與一個或多個原子相連，形成化合物，比如分子或晶體。在自然界中所觀察到的大多數物理變化都是由原子的締合和離解能力引起的。化學是研究這些變化的學科。

參考資料

1.維基百科全書

2.天文學名詞

3.forbes- Quora- Consumer Tech-福爾摩楊

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