原子內部超過99.9999％是空的，為何大部分固體物質不透明？

2020-10-18 艾伯史密斯

光在穿過物體時，組成物體的原子會選擇性地吸收光子，絕大部分固體物質都會把可見光吸收掉，所以這些物質是不透明的。

原子由原子核與核外電子組成，原子的經典直徑為10^-10米數量級，原子核的經典直徑為10^-14~10^-15米，電子的經典直徑為10^-15米；由此可知，在正常情況下，原子核體積佔了原子體積的千億分之一不到，原子中99.999999999%的體積是空的。

但是微觀世界的物理定律與宏觀不太一樣，微觀粒子遵循量子力學的法則，比如在量子力學中，核外電子是電子云模型，在所處能級附近發現電子的概率最大。

隨著原子序數的增加，原子的核外電子數量也在增加，核外電子存在很多能級，不同能級之間存在能量差：

1、當核外電子從高能級向低能級躍遷時，核外電子會釋放光子，光子能量正好等於兩個能級之間的能量差。

2、當核外電子吸收光子，且光子能量等於兩個能級的能量差時，電子從低能級向高能級躍遷。

3、當核外電子吸收的光子能量，大於到任何高能級的能量差時，核外電子會完全脫離原子核的束縛成為自由電子，並獲得動能。

可見光是電磁波中很小的一個波段，波長λ=380nm~780nm，光子頻率ν=c/λ，光子能量E=hν，其中h為普朗克常數，於是波長越長的光子能量越低，波長越短能量越高。

當光子在原子間穿行時，如果光子能量正好等於某兩個能級之間的能量差，那麼處於低能級的核外電子，就有可能把光子吸收掉，於是物質會選擇性地吸收相應波長的光，如果某物質對可見光波段完全吸收，那麼我們說該物質是不透明的。

如果某個物體對可見光波段完全不吸收，那麼我們說該物體是透明的，如果只吸收部分可見光波段，那麼該物體表現為透過某種顏色的光；比如普通玻璃不吸收可見光波段，所以表現出透明，而藍色玻璃則不吸收藍光或者吸收少量藍光。

對於生活中的絕大部分固體物質，其內部含有的雜質很多，一般對可見光的吸收很明顯，所以絕大部分物質都是不透明的；值得注意的是，「透明」一般針對物質是否對可見光吸收，比如晶體矽是黑色的，說明可見光會被晶體矽吸收，但是紅外線可以穿過晶體矽，所以晶體矽對紅外線來說反而透明。

原子之間以化學鍵連接，化學鍵的本質是相鄰原子之間的電磁相互作用，原子核帶正電，電子帶負電，當兩個原子靠得太近時，原子核之間會產生排斥力，核外電子云也會發生變形，以此排斥相鄰原子進入自身內部。

組成我們人體的基本物質也是原子，我們用手觸摸物體時，也會受到組成物體的原子產生的排斥力， 所以哪怕原子內部99.999999999%是空的，我們的手也無法直接穿過去。

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  • 原子內部超過99.9999%是空的,為何大部分固體物質不透明?
    光在穿過物體時，組成物體的原子會選擇性地吸收光子，絕大部分固體物質都會把可見光吸收掉，所以這些物質是不透明的。
  • 為什麼原子的內部大部分空間是空的?
    引言：在日常生活中，我們將一個內部結構被填滿的物體定義為「實心物體」，例如實心球、實心棒等等。但如果按照嚴格意義上來講的話，地球上應該不存在絕對實心的物質，因為原子的內部結構就不是實心的，而且還有很多空間都是空的。
  • 既然原子中的大部分空間是空的,那麼為何很多物體都是不透明的?
    那麼，有朋友不禁要問了，既然原子核與電子之間的空間那麼大，那麼光線就應該可以順利通過，為何大部分的物體在我們看來並非透明的呢？這裡就有幾種情況，一種是光線的能量被電子吸收的程度很低，那麼大部分光線就會穿透原子，物體呈現出的就是透明的狀態；還有一種是光線的能量有一定的比例被電子吸收，穿透原子以後光線的能量衰減得比較嚴重，但仍有一部分穿透原子，那麼物體就會表現出半透明狀態；最後一種就是大部分的光線都會被電子所吸收，表現出來的就是光線幾乎透不過原子，那麼呈現出來的就是物體不透明。
  • 原子內部99.9%空空如也,為什麼連光也不可隨意穿過?
    當光穿過物體時，構成物體的原子吸收光子是有選擇性的，每種不同的物質會挑選自己比較喜歡的能量的光子。可見光這個能量範圍的光子是大多數固體物質都喜歡的，所以很多物體在肉眼看來都是不透明的。如果一個物體根本不吸收可見光，那麼我們通常就認為它是透明的，比如水、空氣、普通的玻璃等等。
  • 原子內絕大部分空間都是空的？有絕對實心的物質嗎？
    其實盧瑟福原子模型已經非常接近現代原子模型了，除了電子還有明確的軌道以外，其它都沒有毛病，儘管我們認為原子內部空或者不空跟原子是軌道運行還是以電子云模式運行並沒有差別，但事實上兩者差異就大了去了！一、原子內部除了原子核以外真的是空的嗎？從宏觀上來理解並沒有毛病，但我們要理解一個信息，電子與電子之間存在同電荷相斥的特性，另外還有簡併力的存在，使得原子內部看起來很空，但卻一點都不空的原因！
  • 既然原子的大部分結構都是空心,為什麼物質不可滲透和空心的呢?
    物質的基本組成單位是各種各樣的粒子，比如常見的分子和原子。其中，這些最基本的不同粒子之間也有區別，分子有大小，同樣原子也有大小，而原子又較分子小的多的多。由於單個原子本身對於世界物質而言已經是非常渺小的，所以即使原子內部存在真空空隙，也不可能會有比原子更大的物質能夠滲透原子內部。同時，原子內部空間存在更細小的原子核和電子。原子核的質量基本就是原子的質量，但是電子會繞著原子核運動，進而產生極其微小空間內的引力場、磁力場，這些能量場會對其他不屬於原子單子而又比原子更加細小的粒子進行力場排斥。
  • 原子99.9%為空,為什麼大部分物體不透明?我們還能看到物體?
    原子是一個巨大空曠的物質，原子核佔據了原子總質量的99.95%。但是核外電子並不是類似於地球繞太陽一樣的圓周旋轉。 而是以概率形式出現在原子核周圍，科學家用電子云模型描述電子在原子核外的分布。
  • 水和空氣均無色透明，為何我們能夠看見水，卻看不見空氣？
    純淨的水是無色透明的，乾淨的空氣也是無色透明的，人眼看不見空氣，卻為何能夠看見水？同樣是無色透明的物質，為啥存在這樣的差異？什麼是無色透明？通常所說的透明是對可見光而言的。我們用透光率來描述透明，透明物體的透光率都較高，幾乎不存在透光率100%的物體。此外，雖然同樣是透明物體，但不同物體由於其在組成成分、內部結構等方面的不同，對不同波長的光的透射率也不同。幾乎能夠讓所有色光都通過的物質，我們便認為它是無色透明的。
  • 原子內部究竟是不是實心的?有絕對實心的物質存在嗎?
    人類在原子時代中認為原子是一個不可再分的實心小球，這也就是一個棗糕模型。但是在盧瑟福和他的學生研究中，在利用阿法粒子轟擊有幾個原子疊加厚度的金箔，只有少部分阿法粒子被反彈而已。這個結果與原先的棗糕模型完全不搭，這讓他們產生了質疑。
  • 原子不是實心粒子，內部像太陽系一樣空曠？那存在實心的物質嗎？
    目前所知，自然界中的物質分為實物和場。物質的存在會佔據一定的空間，當空間中沒有任何實物時，便稱之為空。如果用宏觀世界中的經驗來看，原子內部絕大部分空間都是空的。可從微觀角度來看，由於物質的存在方式與我們所看到的宏觀現象不一樣，因此並不能認為大部分空間都是空的。
  • 原子內部的99.996%的空間都是空的,那可以將原子縮小嗎?
    從理論上來看是完全沒有問題的，而且要求也不高，我們賴以生存的太陽的未來就將成為這樣的物質......！！這是原子核內部的電子運動示意圖，在巨大的壓力下，這些電子是可以非常靠近原子核但仍然和其有一定的距離，與周圍其他原子核相距很近組成電子簡併態物質，根據泡利不相容原理，這些粒子並無法佔據同一量子態，因此會形成相互之間的斥力，這也是阻止白矮星的簡併態物質進一步坍縮的重要依據！
  • 論虛空與物質以及何以見
    透明這個概念饒有意思，透明之前提是物體的存在，我們所見的物體或物質可分類為四種，固體、液體、氣體、虛空。前三類物體都可見，都不透明。水是透明的，零度以下結冰可見，氣體也可加壓成液體，仍然可見。而虛空則無所不在，又不能看見，似乎是透明的。
  • 原子不可再分割,內部會是空心的嗎?每顆原子都藏著一個黑洞
    盧瑟福的原子模型其實已經非常接近現代原子的模型了，除了電子還有明確的軌道外，其他的都與現代原子模型相差不大了，雖然我們認為原子內部是空還是不空與原子是軌道運行還是電子云模式運行並沒有太大的出入，但是實際上兩者的差異可以說是天差地別的。
  • 玻璃為什麼會透明?所有物體原本應該透明,不透明才是有原因的
    對於物體內部結構來說，其原理是怎樣呢？在這之前，我們要了解一個概念，就是宇宙大爆炸的說法。這種說法認為宇宙原來是一個緻密奇點，就是一個比原子還小的點。換句話也就是說，現在整個宇宙都其實都可以壓縮成為一個比原子還小的點！是不是很不可思議？
  • 原子內部幾乎全是空的,但為什麼人體是實實在在的?
    而電子則更小，不超過質子或中子大小的1/10000。這是否意味著原子——或者說，所有由原子構成的東西——大部分都是空的？事實上，一點也不。讓我們一起看看科學解釋。 但是對於所有最小的物體，例如單個原子，這些技術不再有效。發現放射性後不久，就首次嘗試了探測原子內部的嘗試，並且實際上是巧妙的。通過將放射性物質發射的粒子發射到原子薄板上，歐內斯特·盧瑟福試圖確定當您檢查原子內部時發生了什麼。他發現的一切震驚了世界。
  • 物質只分為氣體液體固體嗎?其實多得說不清,最多一種佔宇宙99%
    常見的物質都是由分子和原子構成的，完整的分子和原子很容易組合成氣態、液態、固態三種狀態。4.等離子態這三種狀態之外，最常見的就是等離子態了，原子也很容易形成「等離子態」，這種狀態中原子的電子不再圍繞單獨的原子核運行，而是處於流動狀態，其可以在原子間自由穿梭，因此其性質又和常見的氣態、液態、固態不完全相同，比如我們常見的閃電、極光、高溫火焰、日光燈和霓虹燈裡面的東西，它們實際上都是等離子態
  • 原子內部%99.9999都是空的，為什麼我們看不穿一張紙？
    我們都知道，原子內部有原子核，電子，它們佔用了原子不到%0.000001的體積，按照道理我們可以看穿的，為什麼我們看不穿呢？我來講一講哦，我們看天空，星雲，星系，為了大家好理解，就拿離我們最近的仙女座星係為例吧！仙女座星系離我們有260萬光年遠，仙女座星系裡的所有恆星，行星，所有物質加起來不到仙女座星系體積的%0.00000001.但是在我們地球上看，也是看不穿的，這是為什麼呢？
  • 原子大部分空間是空的,在這麼大的空間裡會存在什麼東西?
    我們所處的這個世界之中，存在著宏觀和微觀的事物，在我們的眼中，所看到的物質則是宏觀事物。不過對於我們人來說，組成我們所看到的這些物質的，則是我們肉眼所看不到的微觀物質，而原子就是這些微觀物質之中的一種。而這種物質，在我們科學家的研究之中，內部有很大的空間都是空的。
  • 固體液體氣體是物質的三種形態?其實還有很多不在其內,比如火焰
    然而，火焰的的確確是一種物質，那麼火焰這種物質是以什麼形態存在的呢？別急，還是讓我們先從固態、液態和氣態這三種物質的基本形態說起，雖然我們每個人都能夠輕而易舉的識別物質的這三種形態，但是對於這三種形態之間的關係，其實大多數人並不了解。物質的本質就是原子與分子，我們日常所見的所有物質都是由原子和分子所組成的，而物質的三種形態實際上就是對物質內部原子與分子運動狀態的描述。
  • 原子99.9……96%的體積都是空的,那可不可以將原子縮小呢?
    答案是可以，實際上把原子縮小的歷程就是恆星演化的歷史，按著縮小程度的不同對應著不同質量恆星的演化。按照標準模型，原子確實是空的，原子核只佔很少的一點地方，大概是原子體積的兩千億分之一，這已被盧瑟福α粒子轟擊金箔試驗所證實。