左岸科學咖啡館

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看電影學科學:鋼鐵人2(新元素與全反射)

元素週期表也留給人類一個巨大的懸念:它有沒有盡頭。如果有,那麼,盡頭在哪裡,最重的元素的原子序號是多少?回答這個問題的關鍵,是位於原子中心的原子核能有多重,它最多能有多少個質子和中子。對此,原子核子物理學家已經研究了多年。把中子和質子束縛在一起的是力程很短的強相互作用,即核力。它所引起的位能近似正比於粒子數N。但是,質子之間還有力程很長的庫侖排斥力。它所引起的位能近似正比於質子數目Z的平方。這就是說,在原子核不太重時,核力造成的吸引位能占主導地位。當原子核很重時,長程的庫侖排斥作用,就有可能超過核子之間的短程吸引作用。根據原子核的液滴模型,當一個原子核中的質子數目超過106時,這種情況就要發生。也就是說,原子序數似乎不能超過106。不過,當人們應用更合理的模型做估算時,特別是考慮到原子核結構的殼層效應後,原子序數不但可以超過106,而且在114到120之間,可能會有一些壽命很長的原子核。習慣上,人們把原子序數小於20的原子核叫輕核,原子序數80左右的原子核叫重核。而103或105號元素以後的原子核,就叫超重原子核。這些長壽命的超重原子核在核素表中所佔據的區域,稱為超重穩定島。從上世紀60年代起,人們就開始研究這些原子核的性質及其產生途徑。超重元素的性質以及超重穩定島的存在與否,是對目前的原子核理論的重要檢驗。如果超重穩定島確實存在,這些元素和原子核的性質如何,則不僅是對當前物理界的挑戰,對化學界的挑戰,還會給宇宙中元素的合成,星體演化帶來重大的影響。因此,對超重元素的研究,不僅是核子物理的重大前沿領域之一,還是自然科學的一個重要的基本問題。

如果東尼真的合成出超重的新元素的話,它一定是屬於在超重穩定島上的元素,不然,放在自己身上只會讓自己自爆罷了....

但東尼是怎麼做出新元素的呢?事實上電影內並沒有交代很清楚,只看見東尼用一束很強的雷射去打一個三角形的物質,但有趣的是,要讓光的路徑發生偏轉,傳統上,我們能使用反射鏡(反射定律)或者使用三稜鏡(全反射)來使光發生偏轉,因為雷射光的功率很強,用反射鏡的話,會使鏡面受傷,所以常用三稜鏡。而什麼是全反射呢?
根據折射定律,當光由一個較高折射率的材料行進到一個較低折射率的材料時,隨著入射角的增大,折射光會愈偏離法線,當入射角達到一個臨界角度,折射光線將會通過兩種材料的邊界,若入射角再增大,所有的光線將被反射回材料的內部。
對於三稜鏡的全反射有興趣者,可至:師大物理教學示範實驗室的網頁來進一步學習哦。
http://140.122.141.1/demolab/phpBB/viewforum.php?forum=63
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