01

世界是由原子構(gòu)成的

如果有一天，因?yàn)槟撤N特別的原因，人類(lèi)所有的科學(xué)知識(shí)都丟失了，只有一句話(huà)可以傳遞給后代，那么如何才能用最少的語(yǔ)言來(lái)傳遞最多的信息呢？那么這句話(huà)一定是原子的假設(shè)（或者說(shuō)原子的事實(shí)）：

所有的物體都是有原子構(gòu)成的，這些原子是一些小小的粒子，它們不停的運(yùn)動(dòng)著，當(dāng)彼此略微離開(kāi)時(shí)相互吸引，當(dāng)彼此過(guò)于擁擠時(shí)相互排斥。

這就是我們物理學(xué)中的“分子動(dòng)理論”。

02

原子的大小

原子的大小有多大呢？

我們看一滴水，表面是非常光滑的。

當(dāng)我們把水滴放到最好的光學(xué)顯微鏡下去觀(guān)察，大概可以放大2000倍左右，這時(shí)我們依舊只能看到光滑的表面——這說(shuō)明，我們遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到水分子的線(xiàn)度。

再讓我們繼續(xù)放大，依然是2000倍，這時(shí)的水滴已經(jīng)向一座大樓那么大了，此時(shí)我們會(huì)發(fā)現(xiàn)水滴的表面已經(jīng)不再光滑了，而是像人頭攢動(dòng)的火車(chē)站或者演唱會(huì)現(xiàn)場(chǎng)。

為了看清楚，我們繼續(xù)放大250倍——這樣，我們就一共放大了10億倍。

此時(shí)，我們已經(jīng)可以看到明顯的小球了：有兩種類(lèi)型的小球，一種小一點(diǎn)，一種大一點(diǎn)；大一點(diǎn)的小球的兩側(cè)各連接著一個(gè)小一點(diǎn)的小球。這種一大兩小的組合我們稱(chēng)為水分子。大的小球是氧原子，小的小球是氫原子。

一個(gè)原子有多大呢？

原子的半徑一般為1×10^-10m~2×10^-10m，1×10^-10m我們稱(chēng)為1埃，所以一個(gè)原子的大小約為1埃到2埃。

有一個(gè)簡(jiǎn)單的方法，可以記住原子的大小。蘋(píng)果和原子的比例，就像地球和蘋(píng)果的比例一樣。

03

原子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)

原子并不是最小的物質(zhì)粒子，它也是由結(jié)構(gòu)的。

電子的發(fā)現(xiàn)

組成原子的一種重要粒子是電子，1897年由英國(guó)物理學(xué)家約瑟夫·約翰·湯姆生在研究陰極射線(xiàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)。

電子的發(fā)現(xiàn)讓人類(lèi)認(rèn)識(shí)到原子是可分的，至于原子的結(jié)構(gòu)是什么，還有待研究。

最初湯姆孫提出葡萄干布丁模型，認(rèn)為原子中大部分是帶正電的物質(zhì)，就像一個(gè)布丁，電子就是布丁上點(diǎn)綴的葡萄干。這個(gè)模型最終被德國(guó)科學(xué)家盧瑟福推翻了。

核式結(jié)構(gòu)

盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)，被我們沿用至今。

原子的大部分質(zhì)量是集中在原子中心位置的一個(gè)很小的區(qū)域內(nèi)的，這個(gè)區(qū)域被稱(chēng)為原子核。電子就是在繞著原子轉(zhuǎn)動(dòng)的。

04

原子核有多大呢？

原子的大小是1埃，原子核又有多大呢？

原子核極小，直徑在10^-15m~10^-14m之間，體積只占原子體積的幾千億分之一，在這極小的原子核里卻集中了99.96%以上原子的質(zhì)量。

原子核的密度極大，核密度約為10^17kg/m3，即1立方米的體積如裝滿(mǎn)原子核，其質(zhì)量將達(dá)到10^14t，即1百萬(wàn)億噸!

如果原子有房間那么大，原子核只有一?；覊m那么大！

所以，完全可以這么說(shuō)——原子內(nèi)部是空空蕩蕩的！

原子內(nèi)部只有0.0000000001%（一千億分之一）是實(shí)的，而剩余99.999999999%是空的！

其實(shí)由于原子核也是由質(zhì)子和中子組成的，而質(zhì)子和中子之間也有距離，所以，上面的0和9的個(gè)數(shù)其實(shí)應(yīng)該更大！

05

為什么我們可以看到物體？

首先要知道，人眼能夠看到物體，是由于物體發(fā)出的或者反射的光進(jìn)入了眼睛。

那么，原子內(nèi)部是空空蕩蕩的，如果單獨(dú)拿出一個(gè)原子來(lái)，是很難“看到”的。因?yàn)楣饩€(xiàn)照到原子的幾率就很小，即使反射，方向也不一定是你的眼睛。

同理，單獨(dú)一層的原子，幾乎是透明的。

拋開(kāi)光與原子的作用，拋開(kāi)光的衍射效應(yīng)，我們拿最簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)也可以證明我們能夠看到物體的原因。

——我們看到的，都是一大堆原子，也就是重重疊疊在一起的很多個(gè)原子。

由于原子很小，那么隨便一個(gè)物體包含的原子個(gè)數(shù)都是非常大的，比如1杯水的質(zhì)量是200g，包含的原子個(gè)數(shù)有多少呢？

200g水分子的個(gè)數(shù)=200/18×Na=6.6×10^24個(gè)，也就是6.6億億億個(gè)！非常的多！

我們假設(shè)水杯的直徑是8cm，那么任意直徑上的分子個(gè)數(shù)大約就有8億個(gè)！

所以，從每個(gè)角度來(lái)看，這杯水都是密不透風(fēng)的！

因此一束光無(wú)論從那個(gè)角度照射，都會(huì)被水分子干擾；反射后進(jìn)入我們的眼睛，也就被我們發(fā)現(xiàn)了。這種重疊效應(yīng)，是我們看到物體的重要原因！