但是,非常遗憾,全世界的科学家可不是都在盯着一个目标研究,潘多拉魔盒已经打开,你这边的绳子还没理顺,那边更多更乱的绳子接二连三的出现喽!
日期:2013-03-18 20:47:17
十一、补充:为什么用波的方式解释不了光电效应
经过上边的叙述,可以看到使用光子子丨弹丨的方式解释光电效应非常的清晰明白。但可能有的朋友不是很清楚为什么用波的方式就解释不通。所以在这里作一点补充,方便大家可以更形象的理解。
上面说了,按照光子子丨弹丨的方式来看,电灯就像一个随机向四面八方告诉发射子丨弹丨的机关枪。那如果按照波的方式来看呢?电灯其实可以看做源源不断扔向水中的石头,从而持续的溅起水波向四面不停的分散。
如果按照波的方式来理解,光电效应中向物质照射光,我们可以看做你和另一个人各牵住一根绳子的两端,他上下摆动绳子,能量就通过波的形式传递到你的手中。很明显,这种能量是源源不断的,连续的传递。不同于子丨弹丨的一瞬间就传递一整颗子丨弹丨的能量。如果按照波的方式连续的传递能量,那么电子就会一点一点的连续吸收能量,它吸收刚刚等于上面提到的固定值A的能量时,就会摆脱束缚挣脱出来,而挣脱出来电子的动能应该正好是0。不会有上面说的挣脱出来的电子的动能和频率成正比的关系。由于连续的传递能量需要时间,所以也不会像上边提到的不管光多弱都会在很短(10的-9次方秒内)的时间内就飞出。
日期:2013-03-18 21:03:23
十二、你脑海中的原子是什么样的?
先暂且放下量子和恼人的波粒二象性,来考虑一个从古到今一直在考虑的问题:世界是由什么组成的?
两千年前的亚里士多德就提出了原子的概念,认为所有物质都是由原子组成,而原子是最小的单位,不能被分割。我猜他之所以这么认为,应该是因为一个物体可以砸碎,砸碎,再砸碎一直砸成粉末,然后就想一直砸下去会怎么样?答案就是肯定能砸成一个最小的不可分割的颗粒!于是给它起个名字叫做原子。古人其实还是相当聪明的。
现在的我们都知道了原子并不是不可分割的,而是由原子核和电子组成。如果问原子内部是什么样,大部分人脑海中肯定会浮现起类似于太阳系般的图像--中间一个原子核,电子在外围绕着它旋转。这个模型真的很美:大到宇宙天体,小到肉眼看不到的原子全部都按照这个清晰漂亮的方式在运行着,真是天人合一,万物和谐啊。然而愿望是美好的,现实是残酷的,这样的原子模型并不符合事实。那为什么上学的时候要这么教我们呢?因为要解释清楚真实的模型是一件非常非常复杂的事。太阳系模型实在是容易让人接受的模型中最接近真实情况的了。
然而,即便是这个太阳系模型,也并不是想当然想出来的,中间也很是费了一番周折。我们前边说了,亚里士多德认为原子是不可以再分的。这种思想持续了两千多年,直到1897年,汤姆森发现阴极射线管发射的阴极射线会偏向正电极,于是他认为这是由原子分离出的带负电荷的小粒子,把它取名叫做“电子”,人们从此才开始认为原子是可分割的。我们知道整个原子是不带电的,所以既然有带负电的“电子”,那剩余的部分就肯定带等量的正电荷。带正电荷的物质和电子在原子中是怎么分布的呢?1908年之前,主流的看法是由这个汤姆森提出的一种模型:葡萄干模型。就是带正电荷的部分像一块大蛋糕填充整个原子,而电子像葡萄干一样镶嵌在这个蛋糕上。听着是不是觉得很可笑和不可思议啊?其实一点都不奇怪,自从他发现电子后,又测量出一个电子的质量只有最轻的原子—氢原子--的二千分之一!按照这种质量的比例来看,葡萄干模型真的是合情合理。
然而科学不是合情合理,再合理的东西都需要严格的实验或者推理来证明,所以1908年就有人做实验来验证了,这个实验就是著名的卢瑟福实验。
日期:2013-03-18 22:01:57
十三、想藏起来?机枪扫你丫的
想知道原子的内部结构,应该怎么办呢?直接拿眼看是肯定不行了,因为即便到了今天,显微镜也只能看到原子,还看不到原子的内部,更别提一个世纪以前了。被难住了吗?卢瑟福有办法!
其实这个办法我们大家都不陌生,因为这招在现在的各大电视剧里真是太常见了。任何有官兵,强盗,小日本的电视剧,经常会有我们的英雄主角被追的抱头鼠窜,然后走投无路只好躲到草垛一类的掩体里里猥琐藏身。接下来轮到谋害我们英雄的坏蛋们出场,他们找了半天看不到人,于是就要么拿刀往草垛里乱扎,要么往草垛里胡乱开几枪。如果看到血或者听到人叫,那就搞定了。卢瑟福就是用的这个办法!虽然我们的猪脚们有光环护体,一般都能安然躲过,但原子们可就没有那么幸运了,在一阵猛烈的机枪扫射下,原形毕露!
卢瑟福的实验是这样的:用速度可达光速三十分之一的α粒子束(就是电离出的带正电的氦原子)轰击重金属--如金、银等--的原子,然后检测α粒子束的散射情况。上边提到了,电子的质量只有氢原子的两千分之一,所以不会对α粒子造成什么影响,能使α粒子偏移的就只有剩余的带正电的部分。如果像汤姆森所说的那样,原子像一个大蛋糕,也就是原子是均匀的,那么所有α粒子应该都会发生角度差不多大小的偏移。然而实验结果却不是这样,大部分的α粒子确实都发生了角度很小的偏移,但每8千个左右的α粒子中就有一个发生了极大的偏移--超过90度,也就是说大部分的粒子几乎没受影响,而极少数却被反弹回来了!这说明什么?答案只能有一个,那就是带正电的部分只占了原子的极小一部分!事实上通过反弹的粒子比例可以算出正电荷部分的大小与整个原子的比例,这个比例大致是这样的:如果说原子相当于一个音乐厅的话,那么带正电的部分就相当于音乐厅中的一只蚂蚁。
于是原子的行星模型也就呼之欲出了:带正电的原子核处在原子的中央,而带负电的电子围着原子核旋转。
关于原子说了这么一大堆,其实就是想说,即便是今天对于我们来说是基本常识的知识,也凝结古人无数的努力和智慧!
虽然这个行星模型非常的吸引人,但是很遗憾,它是不可能存在的,原因就在于电子是带电的!
日期:2013-03-19 08:38:46
十四、思维跑偏了……
拿一根绳子,在一段拴上一个小球,抓住另一端开始让它转起来。小球之所以会成飞快的旋转而不飞出去,是因为绳子在拉着它,对它有拉力。其实太阳系统的原理和这个一样,只不过提供拉力的不是绳子,而是不需要媒介的万有引力。这样,地球和其他的行星绕着太阳旋转的时候就不会飞走,而是呈一个圆形轨道(准确的说是椭圆轨道)。你如果甩绳子不够用力,就是说不能给小球一个足够的初始速度,小球是转不起来的。你的小球速度越快,需要的拉力就越大,快到一定程度,绳子就会被拉断,小球就会飞走。再考虑太阳系也一样,行星的速度太慢,就转不起来而被太阳吸走,如果速度太快,万有引力就不足以拉住它而导致它飞走。
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