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为什么金子会泛金光?
常言道“是金子,在哪里都能发光”,意指有优秀才能的人不会被轻易埋没。我们也经常用“金灿灿”或“黄澄澄”来形容金子的光芒,而用“雪花银”来描述银子。黄金和白银因为稀有和特殊的表面光泽而深受人们青睐,金银在很早就被作为珍贵的装饰品,古埃及法老的面具和古希腊贵族的盘子都是用金银制作的。
古代人很早就认识到金属的反光特性,他们据此制作了镜子,从此看清楚了自己的容貌。古埃及人最早采用铜制成镜子,中国古代铜镜也被广泛使用。古罗马人最早制作了玻璃镜子,其背面反光涂层主要采用铅,因此照起来是灰蒙蒙的。后来威尼斯人发明了现代镜子,玻璃背面涂层是水银和锡的合金,反光能力大大增强。如今照镜梳妆已经成为人们日常生活中的一部分。不过,从物理角度来看,黄金白银真的可以“发光”吗?
事实上,黄金和白银等金属材料并不会自发产生光,人们之所以能看到金属的光泽主要是因为金属的“反光”能力特别强。我们知道,光的本质是电磁波,当光线入射到固体材料表面时,会被表面形成的等离子体震荡吸收,因此一方面光线射入固体表面存在一定的深度极限,另一方面不同频率的光被固体吸收的量不同。对特定材料而言,小于一定频率的所有电磁波将被表面完全反射而无法进入材料内部。材料的等离子体截止频率和内部自由电子数相关。金属属于晶体,其内部主要存在金属离子和大量可以自由运动的电子。由于金属的自由电子浓度很高,所有可见光均被金属反射,所以金属总是亮晶晶的。
大部分金属材料是银白色或银灰色的,其他如金显黄色,铜显赤红色,铋显淡红色,铯显淡黄色,铅显灰蓝色。尽管纯净的铁和锰显银白色,铬显银灰色,但因铁矿石表面通常覆盖着一层黑色的四氧化三铁,而且锰及铬主要应用于冶炼黑色的合金钢,因此铁、锰和铬三种金属及其合金被归类为“黑色金属”。黑色金属以外的其他金属及其合金统称为“有色金属”。不同的金属之所以有不同的颜色外观,主要是因为其表面等离子体截止频率不一样,导致反射的光频率不同。比如黄金主要反射的是黄光,白银则反射所有可见光,因此黄金就显得“金灿灿”的,而白银是“白花花”的。(罗会仟)
作者: 罗会仟
[责任编辑: 吕芮光]
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