既然原子中绝大多数都是空的,那么为什么物质本身却是不透明的?

360影视 国产动漫 2025-09-10 16:12 1

摘要:电子与光互动的结果并不总是导致光被足够多地吸收、反射、大角度偏转。对于日常接触得到的物体厚度,许多物质在人眼看来是透明的,物质被人直观地视为透明体需要的厚度不一。在人眼不能看到的若干波段,还有更多物质在相当大的厚度上对光透明。

前提错误。这个问题还需要先问是不是、再问为什么。

原子的核外电子、物体内部的自由电子等粒子能够与光互动的位置占据一定的空间体积,对光来说,原子并不空。

核外电子的概率分布可以描述为“电子云”。

电子与光互动的结果并不总是导致光被足够多地吸收、反射、大角度偏转。对于日常接触得到的物体厚度,许多物质在人眼看来是透明的,物质被人直观地视为透明体需要的厚度不一。在人眼不能看到的若干波段,还有更多物质在相当大的厚度上对光透明。

这方面有些灯下黑:如果提问者的视力基本正常,那么提问者用来看知乎的眼睛里就有许多物质在眼睛看来是透明的。

在这方面,一些科普文章、科普视频的表述不当,引人误会。

可以看看冰的光学特性 [1] 。蓝光光子、近紫外线光子在冰中的自由程可能有数百米,在计算云的反照率和透射率时,线性吸收系数几乎为零。 参考 1 提到,Grenfell 和 Perovich 在 3 米长的无气泡冰里测得最小吸收出现在波长 470 纳米处,没这么长的冰几乎测不出这附近的吸收情况。他们注意到,无气泡冰中的晶体缺陷、密度波动带来一些瑞利散射,针对多种材料的历史实验将瑞利散射当成吸收。 参考 1 提到,另一实验在南极冰川上打的 800 到 1800 米深的钻孔里测得冰在波长 400 纳米处的吸收系数是上述二人测得的吸收系数的约二十分之一。在数百到一千多米深的南极冰川冰里,气泡基本溶解殆尽,但这些冰仍含有一些增加吸收率的灰尘——雪的凝结核。

脂质的折射率约 1.46,高于水的约 1.33、高于细胞质的约 1.35 到 1.38,细胞的脂质膜和细胞质的折射率不一致。光在不同折射率介质的界面上发生散射和折射,结构不均匀还会导致多次散射,这让光线难以深入较厚且含水率相对低的细胞生物组织。这决定了即使陆生动物的身体材料在足够薄时往往对白光透明(读者可以想起中学生物课上用显微镜看自己的口腔上皮细胞需要染色),体型较大的陆生动物的身体还是会在阳光下出现明显的散射和色散而看起来不怎么透明。

胆固醇的折射率约 1.48、大豆油约 1.473、花生油约 1.465、短链脂肪酸约 1.44,脂质的折射率受分子量、不饱和度影响,双键越多、分子量越大,折射率越高。 细胞质通常大半质量是水,还含有蛋白质、糖类、电解质,折射率略高于水。 含水率方面,在人眼看来透明或半透明的水母含水约 95% 以上。正常人眼的角膜和玻璃体在人眼看来是透明的,人角膜含水 74% 到 91%(个体差异、部位差异),人玻璃体含水约 99%.

在此基础上,体型较大的、不居住在地下的陆生动物经常需要色素来抵御紫外线。色素分子强烈地反射、散射或吸收特定波长的光。水生动物有水提供反紫外线保护,色素往往发挥其他功能,例如深海生物经常有在白光下在人看来呈现红色或黑色的身体,这在结果上便于融入背景、降低被敌害或猎物发现的概率。

在人肉眼可见的范围内,一些昆虫的翅膀或外骨骼是半透明的——这些组织足够薄而光学性质相对均一。北极熊的单根毛发是透明的,多根毛发因散射而看上去相当白,北极熊的皮肤是黑色的(来自黑色素)。

适当的单色光会让更多动物看起来有些半透明。柠檬黄水溶液的折射率与脂质的折射率很接近,可以用它将小鼠等动物的皮肤变得在红光下对人眼来说透明。

来源:时空探险家

相关推荐