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原子的直径大约在10^-10米这个数量级， 原子核直径一般在10^-15米～10^-14米之间，比较起来的话，原子核的体积大约只占原子体积的千亿分之一，这么看，原子中大部分空间都是“空无一物”的。这么大的空间应该看上去应该是几乎完全透明的，但实际情况并不是这样，我们看到的世界并不是透明的，是形形色色的。 我们平常对物体是否透明或模糊是从可见光的角度去感受的，而可见光是一种电磁波，也就是一种能量，一般称为光量子，所以我们要从能量的角度去看这个问题。 电磁波遇到物质，可以被吸收，反射或者透射。但一种物质对不同频率或波长的电磁波可以表现出不同的属性。比如，玻璃对可见光而言是透明的，但对部分紫外线则是不透明的（只不过人眼是看不到紫外线的）；人体对可见光而言是不透明的，但对于X射线是表现出不同程度的透明，比如人体骨骼在医用X射线下是不透明的，肌肉以及其他软组织是表现出透明或半透明，所以，在X光片中骨骼就显得特别明显。 电磁波与物质是如何“反应”就要从微观层面上去看。我们知道，物质可以由原子，分子或晶格等结构组成，而这些微观粒子都是一刻不停的“运动”着，所以每一种结构都也有其相应的各种运动，比如原子，分子中核外电子运动，分子的振动与转动，晶格的振动，晶体中自由电子的运动等。在量子力学中，以上这些运动形式，都存在各自的分立能级，对于某一频率或波长的光量子，如果其能量与某一物质某一运动的两个能级之间的差相符合，那么这类光子就可以被吸收，该物质得到光子的能量后会转换为物质的热量，宏观上我们就感觉到该物质温度上升。这个时候我们就称这种物质对这种频率的光是不透明的。 而一些晶体组成的物质，其中自由电子的运动更复杂，往往会导致“能带”的形成，即在一连续范围内的能量几乎都可以被吸收到，因此表现出对连续波段内的光都是不透明的。 若光量子对应的物质能量级不相符，则光子就会被暂时吸收，这时吸收者的状态是一种亚稳态，很快会重新衰变放出相同能量的光子。这个时候，放出的光子有可能重新反出物体，宏观上看就而形成了反射，或者层层传递给物质中其他吸收者，最终透射过去，在我们看来就是透明的了。 一般来说，不被吸收的光，反射与透射总是同时存在的，只是强弱不同罢了。想一下我们平时看到的玻璃，既可以透过玻璃看到对面的景色，也能在玻璃上看到自己的影像。 |
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