首先咱们须要知道,咱们时常说的看来光不是单色光,而是由各样波长的光搀和而成。因此咱们能够用三棱镜把太阳光分解成七色光,固然一共的光不只咱们看来的光,在七色光的左侧右侧尚有红内线和紫内线。
咕咕题目里的光便是通常的看来光。通常咱们说一个物资晶莹,便是说这类物资不摄取光线,或许说不摄取看来光,而说一个物资不透光,便是说这类物资把光线摄取了。倘使一种物资带有颜色,则是说这类物资摄取了一部份光线,将另一部份余下的颜色的光反射出来了。倘使一种物资是黑色,则是说这类物资将一共的看来光都摄取了。
这寰球上还没有一种介质能够真实晶莹,不摄取任何光线。钻石、玻璃、乃至空气也是摄取一部份光线的,只不过它们摄取的光线不是看来光,波段不在看来光界限内。真实不摄取光线的惟独真空了,不过真空显然不算介质。。。
那末题目来了,物资为甚么会摄取一部份光线,并且这类摄取是抉择性的。倘使不是抉择性而是随机的,咱们看到的物资就不会不停是一种颜色的,而是持续变色的。。。
咱们了解原子是由原子核和核外电子构成的,原子核很小,原子是足球场,原子核就相当于足球那末大。因此原子核摄取光子的大概性很小,真实摄取光子的是电子。
那末电子会如何“摄取”光子呢?
咱们先看某一单个原子,就拿氢原子好了,从波尔期间发端,氢原子的组织曾经很知道了,氢原子惟独一个原子核和一个电子。
这些电子不是宛若地球绕太阳转相同的典范图景,而是切合量子力学,只可在某些能级上行动。这些能级之间的差别只是有主量子数、角量子数、自旋量子数。
此中呢,主量子数便是n=1,2,3,4……,众人能够对应元素周期表的每一行;角量子数对应s,p,d……,是指电子的运行方法,s是一个球,p是哑铃型,d就更繁杂,有好几种状态。
氢原子的电子在遭到外界能量(光子最罕见)的功夫,只可在某几个能级之间腾跃,对应来讲,它就只可摄取带有某些能量的光子。
光子的能量对应于它的频次,也便是正比于波长的倒数,也便是说单个原子摄取光线,只可摄取电子能级差所对应的光线。
这叫做电子跃迁能谱,每一种原子都有它本身的特性谱线,这是原子的身份证。例如钠的双黄线。。。
再繁杂一点,让咱们看看分子,例如水吧,是有一个氧原子和两个氢分子构成的,氢的电子是1s,氧的外层电子是2s2,2p4,便是两个2s电子和4个2p电子。
当一个氧原子和两个氢分子联合的功夫,氧原子的2个p电子和两个氢原子的s电子被奉贡献来,这四个电子不再属于某一个原子了,而是属于全面水份子。
这便是分子轨情理论。
再繁杂一点,让咱们看看分子,例如水吧,是有一个氧原子和两个氢分子构成的,氢的电子是1s,氧的外层电子是2s2,2p4,便是两个2s电子和4个2p电子。
当一个氧原子和两个氢分子联合的功夫,氧原子的2个p电子和两个氢原子的s电子被奉贡献来,这四个电子不再属于某一个原子了,而是属于全面水份子。
这便是分子轨情理论。
水份子比氢原子繁杂一点,除了咱们能察看到氢原子和氧原子的跃迁谱线,还能看到它能摄取多一点的光线,这是为甚么呢?
正本,水份子中尚有两个氢氧键,这两个氢氧键不是不变不动的,而是功夫在震荡或许晃动,这类震荡或许晃动也是切合量子力学的,有不同的能级。分子摄取光线辐射后产生震荡和晃动能级的跃迁,该处波长的光就被物资摄取。
这被叫做震荡能谱,构成份子的各样基团都有本人特定的红外特性摄取峰,这便是原子团的身份证。
化学剖析上,用的红外光谱测定便是这个旨趣。
例如甲基CH3,羟基OH,都是有本人的特性谱线的,会摄取对应频次的光线。
咱们再看金属,金属是严刻的晶体,能够当做点状的原子核罗列成矩阵(三维的),解放电子在海洋中徐行,这些解放电子不再属于某一个原子,而是属于全面晶体。
固然他们不会随机徐行,而是在一个矩阵场里,众人能够设想一下,这个矩阵内部,每个点状的原子核都对这些解放电子影响电磁力。因此这些解放电子是收到一个周期性的势场影响,能够由薛定谔方程解出来,根底的两条论断是电子的能量有分散的能级,电子行动有地道效应。第一条是咱们反面的根本,第二条对照奥秘,便是说电子能够穿透某些势垒,明显没有那末多能量,也能跋山涉水。这本身便是量子力学的奥秘之处。
今日下昼爱马仕曾经发了两页教科书,便是议论固体物理的,众人能够如许了解,在原子里,由于电子遭到来自原子核一个点的电磁力影响,是遵从能级来散布的。而在矩阵场里,它们遭到周期性的势场影响,是遵从能带来散布的。
遵从能带理论,分为满带、价带、空带和禁带。
满带便是排满电子,例如钻石
价带便是一部份能级排满了电子,例如金属中的解放电子
空带,便是一部份能级没有排电子,例如半导体。
因此众人看看金属,有没有晶莹的金属?
由于金属内部有太多的解放电子了,他们每天吃饱了没事干,就特地拦截光线,反射一部份,这便是金属光彩。
再看看一些染料,通常来讲染料里的含苯物资许多,这类组织内部有一个大pi键,经由筹划,看来光只可穿透0.6-0.8nm的大pi键,因此依照这些染料的成膜厚度,就能够将衣服染成不同的颜色,由于他们摄取不同颜色的看来光。
咱们归纳一下,物资摄取光线有这么几种:
1,电子跃迁,跟每个原子对应
2,分子内的化学键晃动、震荡,跟原子团对应
3,金属晶体里的解放电子
4,晶莹物资的组织被摧残,例如碎玻璃就不透通达,这一点对照简明,我就没有伸开讲了。
回到咕咕的题目:钻石和石墨
众人了解碳原子的外层电子散布是2s2,2p2,此中一个s电子激勉成p电子,三个p电子和余下的一个s电子杂化,这便是sp3杂化。钻石便是如许的散布,每一个碳原子都和四周的四个碳原子构成碳碳键,因此这边是没有吃饱了没事干的解放电子的,因此钻石不导电,钻石只可摄取跟碳原子谱线对应的光线和碳碳键的震荡谱线对应的光线。
很怅然,碳原子谱线位于紫外区,碳碳键的震荡谱线位于红外区,因此它不摄取看来光,是晶莹的。
石墨的组织是层状的,2个p电子和一个s电子遵从sp2杂化,每一层内,碳原子之间便是sp2杂化的碳碳键,其它一个电子闲的没事干,跟四周碳原子的电子肩并肩构成一个离域的大pi键,这些电子能够在这一层内争跑,因此石墨也能导电。
跟钻石相同,碳原子和碳碳键不摄取看来光,不过前方曾经提到,大pi键是摄取看来光的。石墨显然比0.8nm要厚,因此把一共的看来光都摄取了,因而石墨是黑色的。
之后我会时常整顿这些答问,在