无缘无故变透明

时间:2022-09-05 03:32:24

绝,物质在光引诱下变透明

玻璃是透明的,水是透明的,“透明”这个词我们都能理解,就是光线能够透过的物质就具有透明的特性。但透明的现象有时也很复杂,复杂得让人瞠目结舌。例如,对于可见光来说,我们的皮肉组织是不透明的,但是对于X光来说,我们的皮肉组织就是透明的。不过,这些现象都可以理解,这只是说明了物质的透明是相对的,是对于某些光线来说的。

物质能够吸收光,但物质对光的吸收是很有选择的,选择适合它胃口的合适频率的光线,例如,钠会选择吸收波长为589.0纳米和589.6纳米的光,对于其它波长的光则不理睬。这也容易理解,因为原子的电子从最稳定的状态跳到不太稳定的某个状态上,所需要的能量是一定的,哪种光提供这个能量,这种原子就偏爱哪种光。

但是,下面的情况就怪了。589.0纳米的光本来是被钠全部吸收的,照到钠上面,如“肉包子打狗,有去无回”,没有任何反射和透过,在我们看来,钠是漆一般黑。这时,用另一束589.6纳米的光照射钠,之后,再用589.0纳米的光照向钠,钠竟然变成透明的了,看上去如一团水晶玻璃,非常美妙。

光是如何施展引诱术的

也许现在,你已经困惑得瞪大了眼睛:钠本身对589.0纳米的光是完全不透明的,对589.6纳米的光也是完全不透明的,在两种光照射下,也应该是完全不透明的,如何会变得透明起来?肯定是操作者做了手脚,玩了个我们还不知道的戏法!

现在告诉你,事实就是这样,没有人玩戏法。原来是物理世界的一种效应或规律在逗你玩,这种效应叫“电磁诱导透明”。至于如何诱导的,下面用比喻的方式来形象地解释一下。

像钠这样的许多物质,其原子最稳定的状态有两个,一般情况下,可以采取措施,让钠原子们都处于一种状态下。然后给钠589.0纳米的“肉包子”(光子)吃,吃了肉包子之后,钠原子的电子会获得能量,从“地面”(最稳定的轨道)跳到“房梁上”(较高能量的轨道)。一般情况下,跳到房梁上的电子还会释放出能量,回到地面,但这需要等待,需要条件的激发,并不是哪个电子想回到地面就能回去的。一般情况,继续投来589.0纳米的肉包子,会激发房梁上的电子吐出589.0纳米的能量,回到地面。

但是这时,如果给钠投来589.6纳米的肉包子,也不会引诱电子们回到地面,因此,这589.6纳米的光是没有被吸收的。可毕竟589.6纳米与589.0纳米很接近,对于电子们来说,589.6纳米的肉包子还是有吸引力的,于是一些电子想回到地面来吃肉包子,又囿于自己能量较高,无法回到地面。于是一些自私的电子掏出一点能量扔给其它电子,想通过这种方式降低能量,但却无济于事,只是高度降低了一点,而其它电子由于接受了一点能量而高度升高了一点,于是这原本都在房梁上的电子们分成了两拨,一拨吊在房梁下面,一拨悬在房梁上面,谁也下不来。

更糟糕的是,这时,即使投来589.0纳米的肉包子也无法激发房梁上下的电子们释放能量,回到地面。于是这些电子们上又上不去,下又下不来,只能眼睁睁看着投进来的589.0纳米的肉包子径直穿堂而过。这真是电子们自作自受。不过,这样,589.0纳米的光就不会被钠吸收,而径直穿过,于是钠就变得透明了。

这意思是说,在特定的光引诱下,电子们较高能量的轨道会稍有改变,由原本的一条轨道,分成了能量接近的上下两条轨道。由于轨道能量改变了,电子们吸收光的能量也相应发生改变,于是原本被物质吸收的光就不被吸收了,径直穿堂而过,看上去,物质就是透明的了。

更绝,没有光引诱,也可以透明

下面倒是科学家玩了一个戏法,虽还没想出什么实际用途,但很有趣。

如果把钠放进一个镜子包围的空间中,然后用589.0纳米的光照射,钠会把光全部吸收,因此,开始,我们看不到钠的样子。但如果持续用589.0纳米的光照射,钠也会逐渐变得透明起来。这是为何?我们并没有用另一束不同的光诱导钠,钠怎么也会变透明呢?

上文已经说到,钠有两种最稳定的状态,因此钠可以放出589.0纳米的能量回到稳定状态,也可以有少部分原子放出589.6纳米的光,回到另一个稳定状态。而这589.6纳米的光在镜子间来回跳跃,总也出不去,一次次照射钠,就制造了上述另一束光诱导的效果。于是,不用第二束光诱导,只需要把钠放进镜子包围的空间中,照样可以让钠逐渐变得透明起来。

本文是以钠为例子,其实很多物质都存在电磁诱导透明的现象。想想这种现象会有什么用途呢?相信科学家会为它找到宽广的用武之地。

上一篇:当睡眠离我们而去 下一篇:话到嘴边却忘了词