原子内部空空如也，为什么我们看到的物体却是实实在在？

我们都知道，世界上所有的事物都是由原子组成的。原子又是由原子核和核外电子组成的。但你可能不知道的是，原子内部几乎都是空的！原子核和电子之间有着巨大的距离，就像足球场中央的一个豆子和看台上的一粒灰尘那样。那么，既然原子内部99.9%以上都是虚空，为什么我们看到的大多数物体都不透明呢？为什么我们可以坐在椅子上而不会掉下去呢？这背后有着怎样神奇而复杂的物理现象呢？

电子云的存在

要回答这个问题，我们首先要了解一下电子是怎么存在于原子中的。我们在学校里学到的原子模型，可能是这样的：

这个模型是由卢瑟福提出的，他通过一个著名的金箔实验，发现了原子核的存在。他认为，原子核是一个带正电的小球，而电子是一些带负电的小球，围绕着原子核做圆周运动。这个模型很直观，但也有很大的缺陷。比如，为什么电子不会因为受到原子核的吸引而掉进去呢？为什么电子不会因为做加速运动而辐射能量而减速呢？

后来，波尔对卢瑟福的模型进行了改进，他引入了量子理论的概念，认为电子只能存在于一些特定的能级上，而不能随意地改变能量。这样就可以解释为什么电子不会掉进原子核或者辐射能量了。

为什么电子只能存在于特定的能级上呢？为什么电子在不同的能级上有不同的轨道形状呢？为什么电子在跃迁时会吸收或者释放光呢？

其实，波尔的模型也不是真实的原子模型。真实的原子模型更类似于下面这样：

这个模型是基于量子力学和统计力学建立的，它认为电子并不是像小球那样固定在某个位置上的，而是以一种概率分布的方式存在于原子核周围。也就是说，我们不能确定电子在某一时刻在哪里，只能确定它在某个范围内出现的概率有多大。这种范围就形成了一种叫做“电子云”的东西。

电子云就像在原子核周围建造了一层又一层的“硬壳”，它会和光发生相互作用，导致光的吸收、反射、折射等现象。所以，虽然原子内部几乎都是空的，但是由于电子云的存在，光并不能像我们想象中的那样畅通无阻地穿过原子。

光和物质的相互作用

光其实是一种电磁波，它由一些带有能量的粒子——光子组成。当光子遇到物质时，会发生三种可能的情况：

光子被物质中的电子吸收，使得电子从低能级跃迁到高能级，这样物质就吸收了光的能量。

光子被物质中的电子反射，使得电子保持在原来的能级，这样物质就没有吸收也没有释放光的能量。

光子被物质中的电子折射，使得电子从高能级跃迁到低能级，这样物质就释放了光的能量。

这三种情况都会改变光的方向或者颜色，使得我们看到的物体有不同的形状和色彩。但是，并不是所有的光子都会被物质中的电子吸收、反射或者折射，有些光子可能会直接穿过物质而不受影响。这取决于光子的能量和物质中电子的能级差。

如果光子的能量刚好等于物质中电子的能级差，那么光子就很容易被电子吸收，这样物质就不透明。比如，我们看到的红色物体就是因为它吸收了除了红色之外的所有颜色的光，而反射了红色的光。

如果光子的能量和物质中电子的能级差没有匹配，那么光子就很难被电子吸收，这样物质就透明。比如，我们看到的玻璃就是因为它对可见光几乎没有吸收，而让可见光直接穿过。

当然，这里还要考虑一个因素，那就是物质中电子数量和分布的密度。如果物质中电子数量很少或者分布很稀疏，那么光子遇到电子的概率也很小，这样物质也会透明。比如，我们看到的空气就是因为它里面的原子或者分子数量很少，而且分布很均匀，所以对可见光几乎没有影响。

来自：小五说科普