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  • 1 # 語境思維

    本題可普及到以下一系列問題:

    ①為什麼乘電梯手機沒訊號?

    ②為什麼乘地鐵手機有訊號?

    ④為什麼玻璃的透光率(或光速)約2/3(c)?

    ⑤為什麼日光尚不能透過薄紙?

    ⑥為什麼核輻射α線也不能透過薄紙?

    ⑦為什麼核輻射β線具有超強穿透力?

    ⑨為什麼萬有引力(引力子)無所不穿?

    筆者認為:原理包括普遍的與專用的。

    普遍原理絕無反例,例如牛頓三定律。

    專用原理有引數條件。萬有引力只適合有G引數物件,光電方程只適合有h引數的物件。

    本題隱藏的原理是:

    穿透率(Λ)與粒子半徑平方(r²)成反比與震盪頻率(f)成正比:Λ=kf/r²...(1)。

    先來分析公式(1)中的k,k是材料特性引數,取決於凝聚態材料的晶體性或可透過性指標。

    我們知道,材料粗略分為晶體與非晶體。

    晶體的原子,如金屬、半導體、碳,價電子較活躍,內空間軌跡密度大,即電子能隙較窄,與外來粒子的碰撞機率大,具有可遮蔽性。

    非晶體分子,如玻璃、陶瓷,價電子不活躍,內空間軌跡密度小,即電子能隙較寬,與外來粒子的碰撞機率小,具有可透過性。

    再來分析公式(1)中的f與r。由於頻率f=c/λ,λ=2πr...(2),故只分析射線的粒子半徑r。

    就中頻電波,如300kHz的波長λ=1km,光子半徑:r=λ/2π=159米,遠遠大於或繞過一般障礙物。故電波幾乎不被遮蔽。

    就微波而言,波長例如為6.28毫米,光子半徑:r=λ/2π=1毫米,比障礙物小很多,極容易被鋼鐵類的晶體材料阻礙。故乘電梯手機不能接受微波訊號。

    但收音機低頻訊號不受影響。而公交車、地鐵、地下、水下,因為玻璃、地層、混凝土、水是非晶體,不能完全阻礙微波訊號的透過。

    就伽瑪射線而言,頻率為3×10¹⁹Hz波長10⁻¹¹米,光子半徑只有r=1.6皮米,而原子內空間半徑約100皮米,光子就有很大機會穿過晶體材料較窄的電子能隙,核輻射需很厚的鉛遮蔽。

    就β核輻射而言,β粒子是電子,半徑只有2.82費米,遠小於原子內空間半徑10萬費米。故β射線具有超穿透性。(電子)中微子無所不穿,也是這個道理。

    就α核輻射而言,α粒子是氦核,半徑與原子相當約100皮米,因此很容易薄紙遮蔽。

    就太Sunny而言,平均波長如:λ=500奈米,光子半徑為:r=λ/2π=80奈米,接近分子尺度。故太Sunny很容易被薄紙遮住大部分。

    就萬有引力而言,根據普朗克衛星在距離地球150萬千米處測得的宇宙微波背景輻射輻射波長7.35釐米,可以認為引力子的最大波長,其半徑也只有r=0.0117米。

    日常涉及地球引力波的初始波長要縮小150萬千米/0.12=1250000萬倍,即r₀=0.9皮米,遠小於原子100皮米,故引力子可穿越物體。

    簡便演算法:初始波長是質子光速自旋激發的場量子波長:λ₀=h/mc=1.32皮米,r₀=0.21皮米。與上述結果數量級一致。

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