16: Матерія
- Page ID
- 77093
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
Ми зосередилися насамперед на електрони протягом усього цього курсу. Дійсно, в нашому повсякденному житті саме взаємодії електронів разом з фотонами (світлом) керують більшою частиною того, що ми робимо. У цьому заключному розділі ми заглянемо всередину атома, щоб побачити, що є найбільш фундаментальними частинками, а потім розширити наш погляд на об'ємні стани, що складаються з великої кількості електронів.
- 16.1: Стандартна модель фізики частинок
- Наше найкраще сучасне розуміння фізики на самому базовому рівні полягає в тому, що вона складається з ряду фундаментальних частинок. Ці частинки, як ми можемо сказати, є точками, подібними до електронів (які насправді є однією з основних частинок). Вони мають різні властивості, пов'язані з ними, серед яких маса, спін (кутовий момент), електричний заряд та інші. Саме з цих фундаментальних частинок будується вся матерія, з якою ми взаємодіємо. (Однак матерія побудована з цих партій
- 16.2: Ядра та атоми
- Кварки зв'язуються між собою, утворюючи протони і нейтрони. Протон складається з двох кварків вгору і вниз кварка, а нейтрон складається з двох вниз кварків і вгору кварка. Разом протони і нейтрони називаються нуклонами. Нуклони можуть самі зв'язуватися між собою, утворюючи ядра. Ці ядра завжди позитивно заряджені, при цьому загальний заряд залежить від загальної кількості протонів. Ядра називаються так, тому що вони сидять у ядра атомів; атом - це ядро, яке зібрало негативний електр
- 16.3: Молекули
- Атоми можуть зв'язуватися між собою. Іноді, якщо один атом здатний повністю вкрасти електрон з іншого атома (як у випадку з атомами хлору та натрію, де атом натрію пожертвує електрон атому хлору), отримані іони потім злипаються в результаті електростатичного тяжіння між їх протилежною сіткою заряду.
- 16.4: Тверді речовини
- Грубо кажучи, тверде тіло - це коли велика колекція молекул тримається разом і закріплюється на місці. Вони не повністю нерухомі, якщо тверда речовина не має абсолютної нульової температури. (І це неможливо, внаслідок принципу невизначеності Гейзенберга.) Більшість твердих речовин мають більш високу температуру; тверді речовини, з якими ви взаємодієте щодня, знаходяться приблизно при кімнатній температурі, близько 20oC або 290 К. При такій температурі молекули вібрують близько, кожна з яких має близько 1/40 еВ кінетичної енергії
- 16.5: Рідини, гази та плазма
- Якщо покласти достатньо енергії в тверде тіло, з часом воно розтане. У цей момент атоми і молекули в твердому тілі більше не тримаються разом у кристалі, решітці чи іншій структурі. Натомість у них достатньо енергії, щоб розірвати будь-які зв'язки (ковалентні, іонні чи інші), що тримають їх разом, і тепер вони можуть протікати повз один одного. Атоми і молекули все ще значною мірою упаковані разом так близько, як вони можуть йти, і все ще існують зв'язки такого роду, що тримають широко разом, але не lo
- 16.6: Планети, зірки, галактики та скупчення
- Після того, як ви пройдете розміри повсякденних твердих речовин, рідин і газів, ви потрапляєте в царство астрономічних об'єктів. У нашій Сонячній системі такі об'єкти варіюються від низьких астероїдів, через карликові планети, такі як Плутон або Церера, через скелясті планети, такі як Земля або Марс, вгору через газових гігантів, таких як Сатурн або Юпітер. Однак переважна більшість маси нашої Сонячної системи знаходиться в Сонці, зірка, навколо якого все інше обертається навколо. Сонце - куля газу, в 300 000 разів більше маси