cherry007 napisał/a:
Ja geniuszem w tej dziedzinie nie jestem, ale google nie znajduje "zdjęć atomów". Kurcze to mnie niezwykle ciekawi, wiemy, że są niezwykle małe, wiemy, że "planetarne" ukazanie atomu nie jest do końca właściwe. A nikt nie sypnie informacjami, co powinniśmy wiedzieć i nikt nam tych atomów nie pokaże, nie mówię, że atomów nie ma bo to nauka w najczystszej postaci, ale czy ktoś może łapatologicznie wyjaśnić jak się z tym sprawy mają? Bez zbędnych wzorów których prawdopodobnie nie rozumiem? Ukazać to, tak żebym mógł to pojąć? Bo mówienie, model "standardowy" jest nieaktualny wcale nie pomaga - mówi mi jedynie "twoje myślenie nie jest poprawne".
Atomom nie robi się zdjęć ale ich cieniom owszem?
Jak wiesz rozmiary atomów to ~0,1nm. Zdolności rozdzielcze mikroskopów optycznych (jakieś powiedzmy ultrafioletowe imersyjne) wynoszą ~200nm (tak w porywach, przy najlepszych wiatrach i na zakrętach). Dlatego nie można zrobić "zdjęcia" atomu w potocznym tego słowa znaczeniu, ze względu na niemożność uzyskania takich rozdzielczości rzędu tych właśnie pojedynczych angstremów (1A=10^-10m=0,1nm). Dlatego do obrazowania w takich rozdzielczościach wykorzystuje się elektrony (najczęściej). Moim zdaniem najlepszą (nie ma tak na prawdę najlepszej metody) metodą jest Transmisyjna mikroskopia elektronowa. Zasada działania niewiele różni się od zwykłego mikroskopu tylko nie obrazujemy falą świetlną a falą elektronów. Zgodnie z hipotezą de Broglie'a, można traktować cząstki jako fale i odwrotnie. Najnowocześniejsze tego typu mikroskopy (technologia sprzed II wojny światowej by the way) mają zdolności rozdzielcze poniżej 1A (sic!). Dlatego umożliwiają "oglądanie" pojedynczych atomów. Teraz, to nie jest do końca oglądanie to to jest tak jakbyśmy chcieli zbadać komara z zasłoniętymi oczami przez dotyk palców i jednocześnie go nie zniszczyć(mniej więcej). No niestety tak się do końca nie da. Z TEM jest tak samo jest to metoda destrukcyjna dla próbek które i tak trzeba żmudnie przygotowywać. Mówi się że stają się naświetlone i ulegają degradacji. Chodzi o to, że elektrony niosą jakąś energię i przy zderzeniu z powierzchnią próbki dochodzi do właśnie wydzielenia tej energii i atomy z naszej próbki po prostu odlatują. Przykładowe zdjęcie z TEM (z moich praktyk mam nadzieję, że prowadzący się nie obrazi jak je rozpozna):
Teraz to co na nim widać. Ta ciemna "kratownica" to struktura krystaliczna Krzemu (Si), widoczna jest też granica faz. Ta taka "kaszka" to jest z kolei tlenek krzemu (SiO2). Dwutlenek krzemu to substancja amorficzna, dlatego nie widać w niej jakiegoś uporządkowania. I teraz, niby ten mikroskop miał zdolność rozdzielczą ~1A. Jednak próbka to kilka-kilkaset warstw materiału dlatego to co widać to taki obraz pochodzący z nałożenia się obrazów wielu takich warstw. Dla struktur krystalicznych widoczne jest uporządkowanie i przez to "widać" "pojedyncze" atomy. Dla substancji amorficznych (brak takiego dalekiego porządku) widać średnią tych warstw. Do tego dochodzi całe mnóstwo problemów związanych z samym obrazowaniem i szumami. Nie chciałbym się w to zagłębiać, bo nie jestem też ekspertem. To tyle jeżeli chodzi o obrazowanie.
Co do samych atomów. No nikt Ci nie powie jak jest, bo tak na prawdę nikt nie wie do końca jak jest. Istnieje wiele teorii jak to jest z tymi atomami. Najczęściej mówi się o mechanice kwantowej. Wielu fizyków nie lubi tej teorii, bo ona nie jest "ładna" jak inne. Nie wyjaśnia wielu rzeczy i daje żadnego wyczucia tego co się tak na prawdę dzieje. Jej największą zaletą jest to, że dobrze przewiduje wiele rzeczy. Według mnie można to trochę porównać do ułamków w starożytnym Egipcie. Nie było do końca dobrego sposobu by sobie z nimi radzić i wymyślili tablice dodawania różnych ułamków i do ich celów m.in. budowlanych im wystarczało. Dzisiaj problem jest taki, że od długiego już czasu nie ma nowej przełomowej teorii na ten temat. Sama mechanika kwantowa powstawała przecież ok. 100 lat tamu. Dziś nikt nie ma pomysłu na coś lepszego. Dlatego ciężko powiedzieć czym jest atom w mechanice kwantowej bo ona nie daje żadnego intuicyjnego obrazu. Nie da się tego na gruncie tej teorii łopatologicznie wyjaśnić. Taki atom to jakaś funkcja i tyle. Dlatego taki model planetarny jest dalej w użyciu bo to jest jakiś obraz i po jakiejś tam części zgodny nawet z mechaniką kwantową. Według obu teorii elektron(y) krążą wokół jądra. Pytanie tylko co to jest elektron i co to jest jądro. W modelu "kuleczkowym" elektron to taka nałądowana mała kuleczka. Jądro to większa nałądowana kuleczka. W mechanice kwantowej nie ma już kuleczek tylko są funkcje (do tego zespolone).
Jeśli chodzi o model standardowy to jest to teoria mówiąca z czego zbudowane są atomy. On ma przede wszystkim porządkować wiedzę o sub atomowych cząstkach, (cząstkach elementarnych). Więcej nie mogę powiedzieć, bo to nie jest moja dziedzina.
Podsumowując. Jak na prawdę ciekawi Cię ten temat to mogę powiedzieć, że w internecie nie znajdziesz za dużo dobrych materiałów na ten temat. Najwięcej wiedzy na ten temat jest właśnie w tych nielubianych książkach ze wzorami. Dopiero po jakimś tam zagłębieniu się w temat można zobaczyć jak jest on tak na prawdę głęboki. Ciężko mi nawet teraz polecić jakąś książkę nastawioną na osobę bez aparatu matematycznego i w miarę dobrze opisującą zagadnienie mechaniki kwantowej. Ogólnie to mechanika kwantowa to tak na prawdę zaawansowany dział matematyki a nie fizyki.
Kurcze ale długi elaborat wyszedł. Jak by co to mogę wrzucić inne zdjęcia np. z AFM, TEM, SEM itp. Jak by ktoś był zainteresowany.
- ostatnia aktualizacja:
Wczoraj 20:34
