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如果你能放大一个原子,它会是什么样子?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2022-02-03 19:33:49

首先,让我们问一下为什么不能放大原子。你只能看到波长在380到750纳米之间的可见光。这个数字很小,但还不够小。你正在阅读这篇文章的电脑或手机可能有5-10纳米的半导体,你可以猜到,原子甚至比这还要小。氢原子的直径只有0.1纳米。所以,一个可见光光子要比一个氢原子大1000倍。无论我们聚焦或放大多少光,都不会减弱它。

但是如果你能在我们的视觉范围的边缘看到波长比紫外线短1000倍的光呢?嗯,你可以;它被称为硬x射线。如果你更深入地研究伽马射线,你可以超越一个原子一个原子的探索,“看到”原子内部。当然,你看不到伽马射线。它们远远高于紫外线,它们只会煮熟你的视网膜,而不会以光的形式出现。

但是,如果你能制造一种传感器设备,它可以探测到伽马射线而不会融化,然后把它放大,然后用计算机把结果转换成假彩色图像呢?

嗯,这不是很有趣。大多数伽马射线会直接穿过原子而不会碰到任何东西。几乎所有撞击到物体的电子都会直接撞出原子,而不是反射回来。

所以,你必须要有技巧。如果你使用激光,故意电离电子,和疲倦的一大堆氢原子,捕捉到它们之间的干涉图样,并做了无数时间和平均所有的结果,和有一个计算机生成一个伪色图像的事情会是什么样子来生成干涉呢?

我们可以。好吧,也许不是你,也不是我,但真正聪明的实验物理学家已经能够做到这一点大约十年了。他们会得到这样的图片:

如果你能放大一个原子,它会是什么样子?

这个球状云是围绕原子核旋转的电子。它有效地同时出现在所有这些地方,涂抹在整个球体上。但如果我们用高频(低波长)激光对准它,我们将从云中随机的一点将它击碎。每个像素的颜色越深、越蓝,它就越不可能是那个点。

那真的是原子的样子吗?并非是这样子。一个原子在可见颜色下的样子,只不过是模糊污迹中的模糊部分。一个原子在伽马射线颜色下的样子是看不见的,因为伽马射线直接穿过它,除非它们把一个电子撞出来。

这是,无数次氢原子测量的电子云样本的平均形状。

这可能非常接近氢原子中电子云的实际形状——只要你还记得,在蓝色背景下,电子云实际上不是青色、绿色和黄色的。
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