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铁粉为什么是黑色的而铁是银白色(铁粉到底是黑色还是银白色)

来源:原点资讯(m.360kss.com)时间:2024-01-04 10:27:28作者:YD166手机阅读>>

这是2002年我上高中时写的,化学问题,我用物理知识解释的。以下是全文

在人民教育出版社网站上搜到一个关于“为什么铁块是银白色,而铁粉是黑色”解释的提示:

把玻璃敲碎,研磨成粉沫,观察它的颜色,就可以知道答案。

玻璃的粉沫是白色。按这样的思路,就是因为玻璃是透明的,密度远大于空气,所以光从空气进入玻璃或者从玻璃进入空气都要发生折射。尽管玻璃被研磨成粉沫,但粉沫的颗粒仍是透明,而且形状不规则,从而,当光照射时,发生复杂的折射、反射,没有被吸收,也无法正常通过粉沫,这一过程等效于白纸的漫反射,所以玻璃粉沫是白色,而玻璃是透明的。

按这样的思路:铁块不透明,它的粉沫也可能不透明,同时它是形状极不规则,所以当光照射时,进去的光无论怎么反射都出不来,所以是黑色。

这也是我咨询老师得到的答案。不过有一个老师说:目前,还没有人能解释这个现象。

我认为应该这样解释:

先看一个实验。

实验目的:测微波炉里微波的波长。

实验器材:三根长度分别约为1厘米、4厘米、10厘米的铅笔芯,木块,微波炉。

步 骤:将三根铅笔芯插在木块上,放进微波炉,打开电源开关。

现 象:一会儿,4厘米的那一根发红了。

结 论:此微波炉里放出微波的波长最接近4厘米。

原 理:波的共振。

这里是电磁波与导体内自由电子的共振,即当在空间某一位置,一根棒状导体相对某一方向上的等效长度,与在这一方向上传播的电磁波的波长相等时,导体内的自由电子就会与这束波发生共振。这时电子在导体内做以一半导体长度为振幅的振动,这样就形成了方向不断变化的电流,从而电磁波的信号就转化为电信号。

天线就是用这样的原理制造的。当然,我们平时见到的天线很复杂。比如收音机,决定它天线的固有频率的因素不仅仅是天线长度,更主要的是其内的可变电容,这里不展开讨论。

下面做一个思想实验,来推导我的结论:

在暗室里,用一张白纸,上面放一根长度与蓝色光波长相等的铁丝,用蓝光垂直照射。因为这时铁丝的等效长度与蓝色光的波长相等,所以铁丝中的自由电子就会与照射到它上面的光波发生共振。自由电子就会在铁丝中以一半铁丝长度的为振幅的振动,形成方向不断改变的电流,从而光波的能量就转化为电能;由于铁丝有电阻,又使电能转化为了热能,从而铁丝就放出我们肉眼看不见的红外线。如果照射强度加大,也会使铁丝烧得发红,放出红光。

以共振的方式可以100%吸收光波的能量。如果这片蓝色光照射的区域放满了这种小铁丝,那么所有的蓝色光都将被吸收,转化为热能,从而这片区域也由原来的蓝色转变为黑色。这与上面天线原理相同。从宏观上看,一堆长度和可见光波长差不多的铁丝看上去就是一堆铁粉。

将上面实验的对象推广:因为铁粉颗粒的形状极不规则,所以会形成无数多的、天然的固有频率与可见光的频率相同的“小天线”,从而铁粉能吸收可见光,因此我们看到的铁粉都是黑色。而铁块的尺寸远大于光波波长,不能吸收光波,只能反射,从而呈银白色。

以此类推,其它金属的这种属性也可以这样解释。而且只能这样解释。`

铁粉为什么是黑色的而铁是银白色,铁粉到底是黑色还是银白色(1)

这是延伸思考,也得到证实

铁粉为什么是黑色的而铁是银白色,铁粉到底是黑色还是银白色(2)

2017年大象公会里的文章。我一开始用的是金和铜,最后为了扣题,用回了铁,都一样能实现。

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