금의 화려한 노란색 빛은 놀랍게도 아인슈타인의 특수 상대성 이론과 전자의 이중 특성의 결과입니다.수천 년 동안 인류는 금속의 광채에 의해 최면을 받았습니다. 전쟁이 벌어졌고 대륙이 침략되었고, 원정대는 영원한 금속 인 골드의 소유를 위해 밀도가 높은 위험한 정글로 이끌었습니다. 겉보기에 관련이없는 노트, 특수 상대성 이론은 빛의 속도보다 더 빨리 이동할 수있는 것이 없다고 말합니다. 잠깐, 상대성 이론은 금과 어떤 관련이 있습니까? 글쎄, 상대성 이론은 물리학 자와 천문학자가 숙고하는 것이 아니라 우리가 존경하는 이론이기도합니다. 우리는 이것을 깨닫지 못할 수도 있지만 집과 매우 가까운 영향을 미칩니다. 인류를 맹목적으로 눈을 멀게 한 금색의 노란색은 아인슈타인의 특수 상대성 이론의 결과입니다. 골드를 황금빛으로 만드는 이유를 발견하기 전에 먼저 반짝이는 이유를 이해해야합니다.
왜 금속이 반짝이 는가?
간단한 대답은 "빛이 표면에서 튀어 나오기 때문에"이지만 실제로 금속의 경우는 아닙니다. 거기에서, 그것은 매우 작은 입자가 빛의 리듬에 춤을 추는 것과 관련이 있습니다.전자의 바다
우리는 금속이 열과 전기의 훌륭한 도체로 유명하다는 것을 잘 알고 있습니다. 이러한 특성은 긍정적으로 하전 된 핵 주위에 자유롭게 움직이는 느슨하게 바인딩되는 전자에 의해 가능해집니다. 많은 금속 원자가 모여 금속을 형성하면 자유롭게 흐를 수있는 음으로 하전 된 전자 웅덩이를 만듭니다. 과학자들은 이것을“전자의 바다”라고합니다.
단일 금속 원자에 속하지 않는 전자 바다
전자기파 (및 에너지의 형태) 인 빛은 측근 (Elect and Magnetic Field)과 함께 이동합니다. 금속에 부딪히면 EM 필드는 전자 바다에서 잔물결을 만듭니다. 전자는 빛으로부터 에너지를 흡수하고 흡수 된 동일한 주파수의 주파수에서 진동합니다. 대부분의 금속에서 흡수하는 에너지는 EM 파의 자외선 영역에 해당합니다. 전기적으로 하전 된 입자가 서로 상호 작용하면 필드를 발생시킵니다. 이 경우, 들어오는 빛의 결과로 움직이는 음으로 하전 된 전자 풀이 전기장을 생성합니다. 금속 제로의 총 전기장을 유지하기 위해 전자는 두 번째 빛의 파동을 생성합니다 (그렇지 않은 경우 반짝이는 금속을 만질 때마다 작은 충격을받습니다).
전자 바다에 반사 된 두 번째 빛의 물결.
금속에서 나오는이 두 번째 빛의 물결은 우리의 눈에 닿아 금속을 반짝이게 만듭니다. 금속에서 반사 된 빛은 가시 영역의 모든 색상의 파장의 혼합물입니다 (동일한 비율은 아니지만). 이것이 대부분의 금속에 거의 흰색이지만 회색의 빛을주는 것입니다.
반짝이는 금속 구체 (사진 크레디트 :snappygoat)
아인슈타인의 상대성과 금 원자
금은 주기적 테이블의 79 번째 요소이며 Symbol au . 골드의 핵은 79 개의 중성자와 79 개의 양성자로 구성되어 매우 무겁고 밀도가 있습니다. 따라서, 효과적인 핵 전하 또는 전자 (79)가 경험하는 실제 양전하는 이후 높다. 정전기 인력으로 인해 핵에 충돌을 피하려면 음으로 하전 된 전자가 더욱 열심히 작동해야합니다.
원자 사실
Bohr의 원자 모델
Bohr의 원자 모델에 따르면 전자는 궤도로 핵 주위를 움직입니다. 그들은 돌을 실에 묶고 특정 속도로 회전하면 어떤 일이 발생하는지와 유사하게 핵으로 끌리는 것을 피하기 위해 특정 양의 운동 에너지를 유지합니다. 그것은 중앙에서 멀리 떨어져 있지만, 당신이 그 일을 멈추는 순간, 돌은 중심이나 "가을"으로 나선형을 줄 것입니다. 금 핵 주변의 전자는 1.6 x 10 8 m/s (빛의 거의 절반)에서 진행됩니다. 이것은 상대 론적 효과가 시작되는 곳입니다. 특수 상대성 이론 (e =mc2)에 따르면, 어떤 입자의 속도가 빛의 속도에 접근 할 때, 그것은 질량을 얻기 시작합니다. 결과적으로 금의 전자 질량은 ~ 20%증가합니다.보어 반경
이러한 질량의 증가는 전자가 핵 주위를 여행 해야하는 경로를 줄입니다. 이 "경로"는 Bohr Radius라고도하며 공식에 의해 제공됩니다.
공식에서는 a0 (bohr radius)과 me (전자의 질량)가 반대로 비례합니다. 하나가 증가하면 다른 하나는 감소합니다. 상대 론적 수축으로 인한 Bohr 반경의 감소와 전자 질량의 증가는 금이 우리 눈에 노란색으로 빛나는 이유입니다. 그러나주기적인 테이블을 빠르게 살펴보면이 이야기에 줄거리 구멍이 있음을 알 수 있습니다. 수은과 납과 같은 다른 많은 금속이 있는데,이 금속은 금보다 무겁지만 여전히 은빛 빛을 발합니다. 이 명백하게 모순되는 상황을 설명하기 위해서는 모든 공상 과학 영화 플롯 홀의 구주가 필요합니다… 양자 역학!
동적 듀오 :특수 상대성 및 양자 역학
양자 역학의 출현으로 과학자들의 금색에 대한 과학자들의 관점이 바뀌 었습니다. 양자 모델에 따르면, 전자는 파동과 입자 본성을 나타내며 확률의 구름에 존재하는 양자 입자이다. 이 전자 구름 또는 원자 궤도는 우주의 특정 영역에서 전자를 찾을 확률에 대한 정보를 제공합니다. 예를 들어, 전자가 자전거에있는 경우 Bohr의 모델은 한 거리로의 경로를 수축시키는 반면, 양자 모델은 특정 우편 번호의 어느 곳에서나 타게 할 수 있습니다.
핵 주위의 전자 구름 모양 (사진 크레디트 :Threephaseacec
/wikimedia commons)
s 궤도의 원자 궤도 모양 (사진 크레디트 :Geek3/Wikimedia Commons)
결과적으로, 금 원자의 모든 S 궤도는 핵에 약간 더 가까워집니다. 6S 인 금의 가장 바깥 쪽 궤도는 ~ 17%증가합니다. 핵을 향한 s 궤도의 붐은 핵에서 팽창하는 다른 궤도에 의해 경험되는 효과적인 풀을 감소시킨다. 이것은 마지막 궤도 (6s) snd 사이의 거리를 두 번째로 마지막 궤도 (5d) 사이의 거리를 감소시킵니다.
상대 론적 수축의 효과
앞서 확립 한 바와 같이, 빛이 금에 떨어질 때, 전자 바다는 그 에너지를 흡수합니다. 금 원자는 낮은 에너지 5D 궤도에서 더 높은 에너지 6S 궤도로 점프하는 데 필요한 정확한 양의 에너지를 흡수합니다. 5D와 6S가 더 가깝기 때문에 상대 론적 수축으로 인해 전자는 평소보다 이러한 전이에 대한 에너지를 흡수합니다. 금 원자에 의해 흡수 된 에너지는 가시 스펙트럼의 청색 심상 영역 (자외선 영역 대신)에 속한다. 금속에 의해 반사 된 두 번째 파도는 블루스와 제비꽃을 제외한 가시 스펙트럼의 다른 모든 색상으로 구성됩니다. 우리 눈에 닿는 빛의 가시적 파장은 적색 녹색 영역에 속하며, 이것들이 결합되면 우리에게 노란색을줍니다!결론
E =MC2가 금에 미치는 영향은 눈부신 것으로 끝나는 것이 아닙니다. 또한 금이 환경 적 요인에 반응하는 것을 방지하여 영원히 완벽하게 유지할 수 없습니다. 금이 눈에 띄게 빛나고 UV 및 적외선 광선을 반영하는 능력은 우주복 설계 (예 :바이저)의 필수 부분이되었습니다. 또한 UV 및 X- 레이에 의한 부식에 대한 전기 전도성과 면역으로 인해 위성 성분에도 중요합니다.
따라서 다음에 누군가가“특수 상대성 이론이 일상 생활에 영향을 미치지 않는다”고 말하면 보석류가 반짝이고 GPS 시스템이 작동한다는 것을 상기시켜줍니다.
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얇은 금 층은 우주 비행사의 바이저에 코팅됩니다 (사진 크레디트 :MGS/Shutterstock)
