百科精品:2.1-1能量是粒子組成的嗎?(圖)
 
宇清
光電效應實驗和光電板。(合成圖)
【人民報消息】二、能量子、能量體與能量體生命 在第一部分,我們談到的幾乎全是物質。一切物體都是由更小的粒子組成的,更小的粒子則由更更小的粒子組成;不同層次有不同層次的物質粒子,如分子、原子、基本粒子等;粒子組成物體的排列程序不同,組成的物體的特性也不同。 然而,小粒子為什麼能夠組成大粒子而不散開,粒子為什麼能夠運動?這些都歸功於更微觀的因素——能量。能量到底是什麼呢?可以先從字面上理解:「能」使物質粒子運動的、形成某種結構的,就叫「能」量。 舉個例子說吧。在中國農村,人們會把田裡的土壓緊,再一塊一塊地挖出來,曬乾,就是土磚,做房子用的。再和一些泥巴,做牆壁時,一邊放土磚,一邊放泥巴在土磚的間隙。這土磚就相當於物質粒子,泥巴就相當於能量。能量使小的粒子按一定結構組成大的粒子,或者使粒子組成物體;而泥巴使土磚組成了牆。
中國農村做土牆(合成圖)
2.1能量子 2.1-1能量是粒子組成的嗎? 在介紹核反應時,我們也提到了能量。最常見的能量就是光了,我們眼睛可以看的見的;還有電,也是一種能量;還有磁鐵的磁,也是一種能量;核反應中釋放的能量就叫作核能。那麼能量是怎麼一種存在形式呢? λ 能量也是由更小的粒子——能量子組成的 一縷月光瀉下來,一片陽光照過來,好像能量是一片一片的、瀰漫的、連續不斷的。 但是科學家們發現不是這樣,能量和物質一樣,也是一份一份的,就是一個一個的粒子,叫做能量子,組成光的粒子就叫做光量子,簡稱光子。愛因斯坦的光電效應實驗充分證明了這一點。在這個實驗中,光子能夠被電子完全吸收,而且一個電子一次只能吸收一個光子。電子吸收光子後跑出金屬板,從而使金屬板帶上正電荷。這個實驗第一次讓科學家們不得不承認:光也是由一個一個粒子組成的。 光電效應這個名詞太專業了,可能不好理解。但我們知道有光電板,安放在地面或者屋頂上,就可以吸收太陽光的能量,轉化成電能,再用來燒水、照明等。它的原理就是光電效應。
光電效應實驗和光電板。(合成圖)
還有一個實驗,叫康普頓效應。在這個實驗中,光子還能和電子發生彈性碰撞,也就是這個碰撞的規律和兩個彈性小球碰撞的規律是一模一樣的。很多人打過台球,那個台球的碰撞就與光子和電子的碰撞非常相似。
台球的碰撞;右圖:光子和電子發生碰撞(合成圖)
這好像顛覆了我們的常識。其實也好理解,我們看到水流的時候,是不是也難以想到水是一份一份的呢?不過可以看到水滴,其實一個水滴也是由非常多的水分子組成的。同樣的,能量也是如此。我們的眼睛看不見太小的粒子。 既然能量也是由粒子組成的,您可能想到了:同一層次的粒子可能有非常多的各類,如分子有至少幾百萬種,原子有一百多種,基本粒子也有十幾種,那麼能量有多少種類呢? 我們知道,光也叫光波,是電磁波中的一員,而電磁波,顧名思義,它裡邊既有電的成分,也有磁的成分。這就說明電和磁也是一份一份的了,它們組合成的整體,我們叫做電場和磁場。而組成電場和磁場的粒子,我們分別叫它電場子和磁場子。 還有沒有其它的種類呢?我們將在下一節中談到五行和時空。 (人民報首發) △