本题可普及到以下一系列问题:
①为什么乘电梯手机没信号?
②为什么乘地铁手机有信号?
③为什么水的透光率(或光速)约3/4(c)?
④为什么玻璃的透光率(或光速)约2/3(c)?
⑤为什么日光尚不能透过薄纸?
⑥为什么核辐射α线也不能透过薄纸?
⑦为什么核辐射β线具有超强穿透力?
⑧为什么高频γ电磁波有超强穿透力?
⑨为什么万有引力(引力子)无所不穿?
笔者认为:原理包括普遍的与专用的。
普遍原理绝无反例,例如牛顿三定律。
专用原理有参数条件。万有引力只适合有G参数对象,光电方程只适合有h参数的对象。
本题隐藏的原理是:
穿透率(Λ)与粒子半径平方(r²)成反比与震荡频率(f)成正比:Λ=kf/r²…(1)。
先来分析公式(1)中的k,k是材料特性参数,取决于凝聚态材料的晶体性或可透过性指标。
我们知道,材料粗略分为晶体与非晶体。
晶体的原子,如金属、半导体、碳,价电子较活跃,内空间轨迹密度大,即电子能隙较窄,与外来粒子的碰撞概率大,具有可屏蔽性。
非晶体分子,如玻璃、陶瓷,价电子不活跃,内空间轨迹密度小,即电子能隙较宽,与外来粒子的碰撞概率小,具有可透过性。
再来分析公式(1)中的f与r。由于频率f=c/λ,λ=2πr…(2),故只分析射线的粒子半径r。
就中频电波,如300kHz的波长λ=1km,光子半径:r=λ/2π=159米,远远大于或绕过一般障碍物。故电波几乎不被屏蔽。
就微波而言,波长例如为6.28毫米,光子半径:r=λ/2π=1毫米,比障碍物小很多,极容易被钢铁类的晶体材料阻碍。故乘电梯手机不能接受微波信号。
但收音机低频信号不受影响。而公交车、地铁、地下、水下,因为玻璃、地层、混凝土、水是非晶体,不能完全阻碍微波信号的透过。
就伽玛射线而言,频率为3×10¹⁹Hz波长10⁻¹¹米,光子半径只有r=1.6皮米,而原子内空间半径约100皮米,光子就有很大机会穿过晶体材料较窄的电子能隙,核辐射需很厚的铅屏蔽。
就β核辐射而言,β粒子是电子,半径只有2.82费米,远小于原子内空间半径10万费米。故β射线具有超穿透性。(电子)中微子无所不穿,也是这个道理。
就α核辐射而言,α粒子是氦核,半径与原子相当约100皮米,因此很容易薄纸屏蔽。
就太阳光而言,平均波长如:λ=500纳米,光子半径为:r=λ/2π=80纳米,接近分子尺度。故太阳光很容易被薄纸遮住大部分。
就万有引力而言,根据普朗克卫星在距离地球150万千米处测得的宇宙微波背景辐射辐射波长7.35厘米,可以认为引力子的最大波长,其半径也只有r=0.0117米。
日常涉及地球引力波的初始波长要缩小150万千米/0.12=1250000万倍,即r₀=0.9皮米,远小于原子100皮米,故引力子可穿越物体。
简便算法:初始波长是质子光速自旋激发的场量子波长:λ₀=h/mc=1.32皮米,r₀=0.21皮米。与上述结果数量级一致。
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光为什么能透过玻璃,为什么照到一些物体上是白色,一些物体是黑色,而另外一些物体是各种不同的颜色?
这是由于,各种物体分子键的不同能量级别造成的。
分子与分子(当然,有些是原子与原子)之所以不是松散的,而是有顺序并有一定强度粘结一起,不是像化学反应那样一一由于正负电荷引起的化学反应,而是一种特定力一一分子力造成的。我们应该把界于物理力与量子力之间的力学称为分子力学。
分子本身己经实现了电平衡,为什么它们不是离散的,或者是排斥的,而往往可以有序的排列于一起呢?
本人认为,比如说水分子,整体而言氧的负2价与两个氢原子,己经组成了水分子,但,它不是浑圆的,可用哑玲来大概描述它的形状,这样,这个水分子的氧原子,就有机会与另一水分子的氢原子产生引力。所以,在冰点以下,形成固体,此时,水分子之间的分子键是严丝合缝,强劲有力的。
大家明白了分子之间是有”力“存在的,也就是”分子键“的存在。这个分子键的长短、强弱,决定光:
通过一一分子键长且弱。
白色一一分子键短且强,被反射。
黑色一一分子键长且强,被吸收。
赤橙黄绿青蓝紫一一分子键刚好等于可见光波长,只反射单色光。
好了,玻璃之所以透光,就是它的分子键弱,且离开的较远,所有可见光能顺利钻过。
其反射的部分可能与表面的键,及原子核有关。
分子键,也是作物生长的关键。所以,研究分子力学,比研究量子力学更有现实意义。分子力学不是化学,是物理与化学的结合部。