STOLBOV STUDY | ФИЗИКА для взрослых и детей

Почему металлы блестят?

Вы не поверите, но по той же причине, по которой мы слышим радио, передаваемое из другого конца земного шара!
Сейчас все объясню.

Сначала нам нужно узнать, что там внутри этих металлов, как они устроены. И в этом в свое время нам помог господин Пауль Друде, разработав первую теорию о том, как устроены металлы и металлическая связь. Конечно, его теория была очень примитивна, но она легла в основу всех дальнейших теорий и современного представления о металлах. Все первое – всегда несовершенно.

Друде, изучая распределение молекул в газах, которые тогда были хорошо известны, предположил, что в металле носители заряда могут вести себя похожим образом. Согласно его теории, металл – это решетка-каркас, состоящая из положительно-заряженных ионов, которая заполнена плотным газом из электронов – носителей электрического тока. Электроны, подобно молекулам газа, могут хаотически двигаться в этом жестком каркасе, и стоит приложить к ним электрическое поле, как они сразу же побегут туда, куда оно им повелит.

Все мы знаем, что, когда мы начинаем светить лучом света на поверхность металла – он зеркально отражается. Это и называется металлическим блеском. Свет – это электромагнитная волна, в которой происходят колебания, в том числе, электрического поля. Если колеблющееся электрическое поле оказывается рядом с электронами в металле, они, волей-неволей, начинают с ним взаимодействовать и колебаться ему в такт. В свою очередь, колеблющиеся электроны, будучи заряженными частицами, начинают создавать свое переменное электрическое поле, а, значит, тоже излучать электромагнитные волны. Нетрудно догадаться, что эти волны будут той же частоты, с которой они прилетели на поверхность металла. Т.е. происходит переизлучение света электронным газом путем раскачивания электронов падающей электромагнитной волной.

Электронное строение некоторых металлов, таких как золото и медь, устроено так, что от них отражаются не все частоты видимого света, а только желтый, красный и зеленый, а синий, голубой, фиолетовый – поглощаются. Т.е. спектр отражения обрезается. Поэтому эти металлы блестят не белым, а желтым и красным оттенком.

Такие явления происходят, в основном, с видимым диапазоном электромагнитных волн. Волны с более высокой частотой, например, рентгеновские, могут поглощаться или пролетать металл насквозь.

Почему я привел аналогию с радио на другом конце планеты? Потому что электронный газ – газ из заряженных частиц, по сути, является плазмой, о которой я рассказывал здесь (рекомендую почитать). А описанный выше механизм взаимодействия света с электронным газом показывает, что любая плазма отражает электромагнитные волны. А плазма, как мы знаем – это самое распространенное агрегатное состояние вещества в космосе. Когда радиопередатчик испускает электромагнитные волны, они многократно отражаются от ионосферы, не улетая в космос, и распространяются на большие расстояния вдоль поверхности Земли.

Еще одним фактором, влияющим на блеск металлов, является их способность быть пластичными и деформироваться. Здесь нам тоже на руку играет электронный газ, только уже в абсолютно иной роли – в роли смазки. Он как масло, заполняющее все пространство между ионами металла в кристаллической решетке, обеспечивает легкое скольжение атомных слоев друг по другу, и металл деформируется. Его можно легко отполировать до зеркальной поверхности без шероховатостей.

Неметаллы, в свою очередь, состоят из молекул, в которых электроны не болтаются по материалу в свободном плавании, а закреплены в каждой молекуле. Это еще называется ковалентная связь. Молекулы находятся достаточно плотно друг другу, хаотично повернуты, могут только поворачиваться, но не двигаться, да еще и смазки никакой нет. Поэтому такие вещества отполировать сложнее, и они часто остаются матовыми. Также, из-за отсутствия свободных электронов в виде плазмы, электромагнитные волны в неметаллах, в основном, поглощаются, и блеск в них отсутствует.

Вот такие сложные механизмы скрыты в, казалось бы, повседневном явлении, к которому мы привыкли.

❤9🔥7👍5🆒3

www.group-telegram.com/sa/stolbov_study.com/360

561 viewsOct 14 at 14:02

Почему металлы блестят?

Вы не поверите, но по той же причине, по которой мы слышим радио, передаваемое из другого конца земного шара!
Сейчас все объясню.

Сначала нам нужно узнать, что там внутри этих металлов, как они устроены. И в этом в свое время нам помог господин Пауль Друде, разработав первую теорию о том, как устроены металлы и металлическая связь. Конечно, его теория была очень примитивна, но она легла в основу всех дальнейших теорий и современного представления о металлах. Все первое – всегда несовершенно.

Друде, изучая распределение молекул в газах, которые тогда были хорошо известны, предположил, что в металле носители заряда могут вести себя похожим образом. Согласно его теории, металл – это решетка-каркас, состоящая из положительно-заряженных ионов, которая заполнена плотным газом из электронов – носителей электрического тока. Электроны, подобно молекулам газа, могут хаотически двигаться в этом жестком каркасе, и стоит приложить к ним электрическое поле, как они сразу же побегут туда, куда оно им повелит.

Все мы знаем, что, когда мы начинаем светить лучом света на поверхность металла – он зеркально отражается. Это и называется металлическим блеском. Свет – это электромагнитная волна, в которой происходят колебания, в том числе, электрического поля. Если колеблющееся электрическое поле оказывается рядом с электронами в металле, они, волей-неволей, начинают с ним взаимодействовать и колебаться ему в такт. В свою очередь, колеблющиеся электроны, будучи заряженными частицами, начинают создавать свое переменное электрическое поле, а, значит, тоже излучать электромагнитные волны. Нетрудно догадаться, что эти волны будут той же частоты, с которой они прилетели на поверхность металла. Т.е. происходит переизлучение света электронным газом путем раскачивания электронов падающей электромагнитной волной.

Электронное строение некоторых металлов, таких как золото и медь, устроено так, что от них отражаются не все частоты видимого света, а только желтый, красный и зеленый, а синий, голубой, фиолетовый – поглощаются. Т.е. спектр отражения обрезается. Поэтому эти металлы блестят не белым, а желтым и красным оттенком.

Такие явления происходят, в основном, с видимым диапазоном электромагнитных волн. Волны с более высокой частотой, например, рентгеновские, могут поглощаться или пролетать металл насквозь.

Почему я привел аналогию с радио на другом конце планеты? Потому что электронный газ – газ из заряженных частиц, по сути, является плазмой, о которой я рассказывал здесь (рекомендую почитать). А описанный выше механизм взаимодействия света с электронным газом показывает, что любая плазма отражает электромагнитные волны. А плазма, как мы знаем – это самое распространенное агрегатное состояние вещества в космосе. Когда радиопередатчик испускает электромагнитные волны, они многократно отражаются от ионосферы, не улетая в космос, и распространяются на большие расстояния вдоль поверхности Земли.

Еще одним фактором, влияющим на блеск металлов, является их способность быть пластичными и деформироваться. Здесь нам тоже на руку играет электронный газ, только уже в абсолютно иной роли – в роли смазки. Он как масло, заполняющее все пространство между ионами металла в кристаллической решетке, обеспечивает легкое скольжение атомных слоев друг по другу, и металл деформируется. Его можно легко отполировать до зеркальной поверхности без шероховатостей.

Неметаллы, в свою очередь, состоят из молекул, в которых электроны не болтаются по материалу в свободном плавании, а закреплены в каждой молекуле. Это еще называется ковалентная связь. Молекулы находятся достаточно плотно друг другу, хаотично повернуты, могут только поворачиваться, но не двигаться, да еще и смазки никакой нет. Поэтому такие вещества отполировать сложнее, и они часто остаются матовыми. Также, из-за отсутствия свободных электронов в виде плазмы, электромагнитные волны в неметаллах, в основном, поглощаются, и блеск в них отсутствует.

Вот такие сложные механизмы скрыты в, казалось бы, повседневном явлении, к которому мы привыкли.

BY STOLBOV STUDY | ФИЗИКА для взрослых и детей