Esko Valtaoja toteaa kirjassaan Ihmeitä kävelyretkiä kaikkeuteen s.248, että...

Esko Valtaoja toteaa kirjassaan Ihmeitä kävelyretkiä kaikkeuteen s.248, että...

Esko Valtaoja toteaa kirjassaan Ihmeitä kävelyretkiä kaikkeuteen s.248, että "jos hän puristaisi kaiken tyhjyyden pois itsestään niin, että protonit ja neutronit koskettaisivat toisiaan, hän olisi miljoona miljardia kertaa pienenpi kuin on." Eli sanokaamme sadan litran tilavuuteen mahtuisivat miljoonan miljardin ihmisen protonit ja neutronit. Laskinkohan jotain väärin, kymmenen miljoonan ihmisen rakennusaineet ilman atomiensisäistä välitilaa kuutiosentissä? Kuutiossa, jonka sivu 0.1 mm, kymmenen? Vielä yksi jatkokysymys, miksemme näinollen me ja kaikki aine ole läpinäkyvää?Pienenpienet elektronit viuhtovat ratojaan lähestulkoon tyhjyydessä atomiytimien ympäri, miksei valo pääse siitä läpi, käytännöllisesti katsoen tyhjästä?

Vastaus

Laskutoimitus on melko helppo tarkistaa, kun ajatellaan yksiköt kymmenen potensseina. Miljoona miljardia (10^6 x 10^9 = 10^15) ihmistä voisi siis Valtaojan mukaan tiivistää yhdeksi ihmiseksi, jonka tilavuudeksi oletat 100 litraa eli 100 (10^2) kuutiodesimetriä, mikä kuutiosenttimetreiksi muutettuna tekee 10^2 x 10^3 = 10^5. Tällöin yhteen kuutiosenttimetriin mahtuisi (10^15)/(10^5) = 10^10 eli kymmenen miljardia ihmistä (siis huomattavasti enemmän kuin kymmenen miljoonaa). Kymmenen ihmistä sitten mahtuisi tilavuudeltaan 1/(10^10) = 10^(-10) kuutiosenttimetrin eli 10^(-7) kuutiomillimetrin tilavuuteen. Kuutiossa, jonka sivu on 0,1 mm, on tilavuutta taas 10^(-3) kuutiomillimetriä, joten miettimäsi kuutio on vielä kymmentuhatkertainen siitä tilavuudesta, johon kymmenen ihmistä voisi antamiesi lukujen mukaan tiivistää.

Ensi näkemältä voisi olettaa, että valo tai itse asiassa mikä tahansa pääsisi helposti atomin läpi, koska se on suurimmaksi osaksi tyhjää tilaa: atomissa kiertävät elektronithan voisi kiertää helposti kuin harvakseen lojuvat kivet nurmikolla. Elektronit eivät kuitenkaan ole yhtä passiivisenoloisia kuin kivet, vaan ne vaikuttavat ympäristöönsä omalla sähkömagneettisella voimallaan, ja pienillä etäisyyksillä nämä voimat ovat hyvin suuria. Voisi siis ajatella, että elektronien ympärillä on ikään kuin kenttä, jossa niiden vaikutus tuntuu. Näin kaksi atomia eivät useimmiten voi liikkua toistensa läpi, koska niiden elektronit työntävät toisiaan poispäin.

Valo sähkömagneettisena säteilynä ei myöskään välty elektronien sähkömagneettiselta vaikutuskentältä. Mitä erilaisten valohiukkasten eli fotonien ja jonkin atomin elektroniverhojen kohtaamisessa tapahtuu, riippuu hyvin pitkälti siitä, millaisia fotoni ja atomi ovat. Joissakin tapauksissa elektronit eivät pysty tekemään fotonille mitään ja fotoni jatkaa matkaansa: tällöin atomi päästää lävitseen tällaista valoa. Joskus taas elektronit nappaavat fotonin ja sylkäisevät sen sitten hetken kuluttua ulospäin: tällöin atomi heijastaa tällaista valoa. Näkemissämme kappaleissa on sitten useimmiten monia erilaisia atomeja, ja näiden kappaleiden läpinäkyvyys tai läpinäkymättömyys riippuu näiden erilaisten atomien tavasta reagoida niihin iskeytyviin fotoneihin.

Lähteet:
http://education.jlab.org/qa/atomicstructure_10.html
http://www.physicsclassroom.com/class/light/u12l2c.cfm
http://fuse.pha.jhu.edu/~wpb/spectroscopy/basics.html
http://www.servinghistory.com/topics/translucent::sub::Absorption_Of_Lig...

Kommentit (0)

Vastauksesi