水能穿过布却不能穿过玻璃,光能穿过玻璃却不能穿过布,为什么?

01-30发布在栏目【经验】 已阅0

首先纠正一点,光可以穿过布。

水能穿过布是因为布是由线织成,线和线之间有空隙,而且比较大,所以水可以穿过。

水穿不过玻璃是因为玻璃分子间的空隙比水分子还小,大的东西当然穿不过小空隙。

光可以穿过玻璃是因为光的本质是电磁波,你生活中手机信号 wifi信号都属于电磁波,唯一的区别就是波长频率不一样仅此而已。为啥你对手机信号能穿墙毫不关心,却对光能穿过玻璃耿耿于怀?

其他网友回答:

水上物质由分子组成,光是波 。

做比较前提是同一种东西。你这个问题相当于1块钱 能买东西,为什么1亿 这个数字啥也买不了

其他网友回答:

<2>1、水能穿过布料却穿不过玻璃


这涉及到分子动理论学。


众所周知,世间所有的物质可以笼统的分为三态:固态、液态和气态。


可为什么会有这三态呢?这是由物质中的“分子热运动”和“分子间力”两者之间的相对大小决定的。


图1:分子间引力斥力的大小随分子间距离的变化关系


根据分子动理论学的内容:所有的分子无时无刻不都在热运动,温度越高,热运动越剧烈,有着挣脱物质本体而四散逃开变成气体的趋势。


而所有分子之间又都有分子间引力,如范德华力、氢键力等,这让分子又有了彼此吸引靠近变成固体的趋势。


图2:分子之间彼此靠近和逃离的博弈


当分子热运动的能量远大于分子间力的时候,物质呈现为气态。


反之,当分子热运动的能量远小于分子间力的时候,物质呈现为固态。


液体则处于中间状态。


图3:固液气三态中的分子排布


所以不断加热升温可以使一个物体从固体变成液体再变成气体,加热就是一个不断提高分子热运动能量的过程。


从固态到液态,再从液态到气态的两个温度节点则分别称为该物质的“熔点”与“沸点”。


很显然,就物质中分子之间的距离来讲,气体>液体>固体。


玻璃作为一种致密的二氧化硅固体,其分子之间的距离远小于水分子的直径,所以无法进入。


图4:水与玻璃之间的界面分子分布


而布料则是丝状纤维的横纵交错排列,诚然,水无法渗入纤维内部,但在微观结构上,纤维与纤维之间的缝隙却足够大到使水分子通过。


图5:水与布料之间的界面分子分布


2、光能穿过玻璃却穿不过布料


众所周知,物质是由原子构成的,而原子又由原子核和核外电子组成,但不论是原子核还是核外电子,其体积相对于原子来说都是微不足道的。


如果把原子比作一个体育场,原子核就相当于场中间的一个兵乓球,而电子就像是看台上的沙粒。


图6:原子内部结构示意图


换句话说,原子内部或者说物质内部是非常空的,所以理论上光能够透过任何物质,所以我们也可以换一个问题,为什么有的物质不透光?


俗话说,遇事不决,量子力学,狗屁不通,穿越时空。


而这个问题的答案,还真就跟量子力学有关


原子中的核外电子非常小,处在量子态,由此产生了一个特性——电子可以吸收掉外界的能量“跃迁”至高能级,反之也可以释放能量跌落回低能级。


这即所谓的量子力学之电子跃迁。


图7:电子跃迁方式分类


电子跃迁又名能级跃迁,包括无辐射跃迁和辐射跃迁。


无辐射跃迁的能量来源包括热能和电能等,辐射跃迁的能量来源则是辐射能,或者说电磁能,当然也就包括光能。


其中受激吸收的定义是辐射(光)入射物质后,电子吸收光子能量,从低能级转移到高能级。


此外,我们之所以能用眼睛“看到”一个物体,要么是这个物体反射的光进入了我们视网膜,要么是这个物体本身发出的光进入了我们视网膜。


所以对于所有物质来说,当光照射在它们表面时,物质中的电子便会吸收带有能量的光子,进而被激发至高能级,导致没有光子进入我们的眼睛,于是我们感觉不到物质对面的光,就觉得它不透明了。


比如题中提到的布料。


而玻璃透光则是因为玻璃中的电子没有吸收透过他们的光子而发生跃迁。


这是因为电子的不同能级之间的能量差是恒定的。


图8:量子跃迁能级之间所需的能量


也就是说,除非入射光所携带的能量≥两个能级之间的能量差,否则电子就没法吸收光能而跃迁,就像一瓶可乐你花三块钱能买到,花四块钱也能买到,但你花两块,就只能哪两块哪待着了。


而由于玻璃本身的特殊结构,导致玻璃内部的电子跃迁所需的能量较大,可见光没法提供足够大的能量供电子跃迁,所以没有被吸收,于是光子便可以正常穿过玻璃,外在表现就是可以透光了。


最后加一个公式:


E=h*v


其中h为普朗克常数,v为电磁波振动频率。


可见光的振动频率低,携带的能量少,不足以激发玻璃中的电子跃迁,而紫外线的振动频率高,携带的能量足够大,玻璃中的电子可以吸收紫外线而发生跃迁,所以玻璃是可以防晒的。即紫外线穿透不了玻璃。


以上也是光电效应的理论基础,值得一提的是在爱因斯坦发表《关于光的产生和转化的一个启示性的观点》(光电效应)论文的同一年,清廷下诏废除延续1300余年的科举制度。


图9:光绪31年废除科举制度的诏书


参考资料:


《迷人的材料》

《迷人的液体》——马克·米奥多尼克

其他网友回答:

我也很纳闷,为什么我们人吃饭总是能精准的送到嘴里而不是给到鼻子或眼睛上?还有,我们去一个地方,为什么老是找路线最短的而不是选择走最长的那条?

这就和你说的问题基本相似,如果你把布换成雨伞布或是羽绒服布,那水是不是也不那么容易穿过。假如你把透明玻璃换成镜子,同样是玻璃可光怎么就过不去了呢?简直太神奇了!

说实话,后悔当初我为什么会选择弃理从文,把很多难以解释的现象给搞清楚?结果只能通过文字的方式来叙述,但又说不清,真是郁闷啊!幸亏现在的科技比较发达,网络也特别方便了,只要你不会,一搜答案就全出来了,你说神奇不?

感谢祖国的强大!感谢人类的文明!我们更欣慰能生在这个年代。假如我要是出生在原始社会,那还不得郁闷死!

其他网友回答:

这个问题写成论文至少数万字,所以

1,如果单纯针对这个提问,是因为水是液态(分子态)布、玻璃呈结晶态。布为线,如果把玻璃拉(结晶)成丝钱再织成布,同样透水。

2,晶态时,玻璃(金银铜)的分子衔接是有序的阵列式,如经纬线、如渔网,光可在间隙中通过;布(炭)的分子架构如球菌体壮,结晶后(布)的分子阵列是无序的,如迷宫,光很难出来,所以布的表象是吸光阻热(元素振荡)。

其他网友回答:

水能穿过玻璃的,高压水切割是冷切割,已经大量运用。光不光也能穿过布,几乎是无坚不摧,激光也是很好的精密切割工具。

其他网友回答:

如果这个布光穿不过那么水必然穿不过,你的说法本事就是错的

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粒子与波的区别。但是现在发现了波粒二象性,科学家也不好解释

其他网友回答:

光子和水分子大小不同,玻璃和布分子排列不同。玻璃规则排列有助于光子直线通过,薄布光其实也能通过(少数直线传播+大量漫反射)。水分子比玻璃分子间距大,无法通过。其实水也无法通过单纯纤维板(布原料之一)的,但做成布后纤维线间的空间却很大,足够水分子流动通过。

其他网友回答:

我回答不了这个问题,觉得自己中学学的物理,经过20多年时间,都已经还给老师了。

但我对你提出的问题真的很赞赏,很多人冷嘲热讽,我就呵呵了,有本事去嘲笑牛顿啊,万有引力定律学不明白恨人家吧!

有回答说,水是分子光是波,显然这个回答不准确,光也由基本粒子组成,呈现波粒二象性。

但是光能穿过玻璃,好像跟光是波有关系,因为波,可以穿过排列分子整齐的晶体,但没有办法穿过分子排列混乱的纤维,你可以把晶体中分子排列想象成百叶窗,光波可以顺着百叶窗的百叶穿行,因为他们都朝向同一个方向,但是布是横竖交叉织的,所以光波每走过一小步,都会在下面遇到新的障碍,障碍多了,就没办法通过了。

水是由分子构成的物质,分子排列比水更致密的物体,就可以装水,也就是说,可以作为液体的容器,而排列疏松的物体,水就可以渗透过去。虽然布看上去很致密,但毕竟是由线编织而成的,线和线之间必须留下孔洞,不能形成真正致密的物体,也就是说,分子之间并没有手拉手,甚至可以解释成,是由多个物体组合而成的,这时布上面的空间肯定比水分子大,所以水可以直接通过。

就是按照自己的想象这么一说,肯定会有错误的,想要真正的科学解释,还是要问物理老师,或者看以前叶永烈老师等老一代人编辑的十万个为什么。

标签: 水能 光能 玻璃 穿过