自然界太奇妙,树叶可以挡住光线,为何更厚更硬的玻璃却挡不住?
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自然界太神奇了 , 当你细心观察 , 你会发现这个世界真的很奇妙 。 世间的一花一草、一事一物 , 都充满着各种不可思议的奥妙 。
光线是一种看得见 , 摸不着的东西 。 说它轻 , 没有重量 , 但它几乎无处不在;说它重 , 但随随便便一块布条、一片树叶便能挡住 。
不过大自然总是很神奇的 , 一块布条、一片树叶都能挡住的光线 , 为什么一块硬度更高、厚度更厚、重量更大的透明玻璃 , 却挡不住光线呢?
大玻璃窗
如果仅从宏观去观察 , 这将永远是个神奇的不解之谜 。 但从微观的角度看 , 内部却另有乾坤 , 它能清楚地揭露玻璃挡不住光线的原因 , 这也就是科学的魅力所在 。
【自然界太奇妙,树叶可以挡住光线,为何更厚更硬的玻璃却挡不住?】在微观世界里面 , 任何物质的内部都变得无限宽大 , 如同我们仰望浩瀚宇宙 。 在原子内部 , 电子围绕原子核旋转 , 跟宇宙中行星围绕恒星转动很类似 。
电子围绕原子核旋转
就以我们太阳系而言 , 太阳占据了整个太阳系总质量的99.86% , 而一个电子质量大约也相当于原子核质量的万分之3 。 不过即便如此 , 电子的质量仍比光子大得多(光子有动态质量) 。
因此 , 光照射到物质上 , 在微观世界看来 , 是无数光子撞击到原子核、电子上面 , 能量就会被吸收(自由电子发生跃迁) 。 另外一部分没有第一次被吸收 , 就会在众多的原子核、电子之间反弹 , 其能量及数量不断减少 , 最终全部被吸收而无法穿透物体 。
宇宙中星系旋转
你想得没错 , 能量是守恒的 , 不会无缘无故地消失 。 吸收了光子的物质往往会发热 , 或者性能变得不稳定 , 就是这个原因 。
那为啥透明玻璃不能挡住光线呢?
原因很简单 , 因为玻璃的二氧化硅结构里既没有自由电子(不能导电) , 又没有容易激发的电子 , 并且结构非常紧密 , 所以难以吸收光的能量 。
高能激光
没有了乱跑的电子阻挡 , 并且光子非常微小 , 所以透明玻璃就挡不住光线 , 被它轻松穿越了 。
不过普通玻璃并非完全不吸收(或反射)光能量 , 只是能量比较少 , 你细心留意 , 就会发现穿过玻璃后的光线其实要比原来的弱 。
另外 , 严谨地说 , 穿过玻璃后的光线并非原来的光线了 , 这是因为光在玻璃内部发生了散射次波 。 根据微观粒子振动的固有频率不同 , 次波也呈现出不同的散射特性 。
伽马射线暴
最后拓展一下 , X光和伽马射线也是光的一种 , 但它们就可以穿过一定厚度的不透明物质 , 这是因为它们频率很高 , 本身拥有巨大能量 。
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