Ⅰ 真空泵出現負壓波動原因是什麼
看你的題目,差點咬到舌頭。
真空是一個動態平衡的狀態,一方面你泵在抽,一方面真空設備在往裡漏,別說我的設備不漏,所有設備都是在漏的,只是各個漏點小的你不能察覺,但是整體還是在泄漏的。
所以設備達不到泵的真空是正常的,設備的極限真空比泵要高一些。
如果想繼續往下抽,一可以加大泵的抽速,換泵唄。二再查查漏點,能堵一點是一點
Ⅱ 真空是什麼意思
真空
vacuum
本指沒有任何實物粒子存在的空間,但什麼都沒有的空間是不存在的。而假設你把一個空間的氣體都趕跑,會發現還是不時有基本粒子在真空中出現又消失,無中生有。物理上的真空實際上是一片不停波動的能量之海。當能量達到波峰,能量轉化為一對對正反基本粒子,當能量達到波谷,一對對正反基本粒子又相互湮滅,轉化為能量。
工業上的真空指的是氣壓比一標准大氣壓小的氣體空間,是指稀薄的氣體狀態,又可分為高真空、中真空和低真空,地球以及星球中間的廣大太空就是真空。一般是用特製的抽氣機得到真空的。它的氣體稀薄程度用真空計測定,現在已能用分子抽氣機和擴散抽氣機得到1/1011大氣壓的高真空。真空在科學技術,電真空儀器,電子管和其他電子儀器方面,都有很大用途。
所以正負電子對撞機的作用絕不僅僅是一對正負電子相撞產生光子和能量那麼簡單,一對光子也可以相撞產生一對正負質子之類,而相撞使相撞所處的那部分真空可以激發到高能態,可以產生更多各式各樣的基本粒子,為研究宇宙的起源和組成服務。
按其詞源本義是虛空,即一無所有的空間;按現代物理的觀點,真空不空,其中包含著極為豐富的物理內容。
人類關於真空的認識經歷了幾次根本的變革和反復。古希臘德謨克利特的原子論認為所有的物質都是由原子組成,原子之外就是虛空。17世紀R.笛卡兒提出以太漩渦說,認為空間充滿了以太,並用以說明行星的運動。不久I.牛頓建立以運動三定律和萬有引力定律為基石的牛頓力學,成功地解決了行星繞日運動問題,引力被認為是超距作用的,無需以太作為傳遞媒介,從而否定了以太論。19世紀發現光的波動性,認為波的傳播必須依靠介質,特別是後來發現了電磁場的波動性,以太論再度興起,認為宇宙中不論何時何地,任何物體內無不充滿了以太,光和電磁波被解釋為以太的機械振動。後來雖然在觀念上有所變化,把光和電磁波看成電磁場的振動,但以太仍然保留著某種絕對的性質,它可以看成是描述萬物運動的絕對靜止的參考系。19世紀末20世紀初各種試圖探測地球相對於以太運動速度的實驗均告失敗,A.愛因斯坦建立狹義相對論,再次否定了這種作為絕對靜止以太的存在。稍後,愛因斯坦在用場論觀點研究引力現象時,已經認識到空無一物的真空觀念是有問題的,他曾提出真空是引力場的某種特殊狀態的想法。
首先給予真空嶄新物理內容的是P.A.M.狄拉克。狄拉克於1930年為了擺脫狄拉克方程負能解的困境,提出真空是充滿了負能態的電子海。當負能態的電子吸收了足夠的能量躍遷到正能態成為普通電子時,電子海中才能留下可觀測的空穴,即正電子。從體系的能量角度考查,這種情況比只有電子海的真空狀態要高,因此真空就是能量最低的狀態。從現代量子場論的觀點看,每一種粒子對應於一種量子場,粒子就是對應的場量子化的場量子。當空間存在某種粒子時,表明那種量子場處於激發態;反之不存在粒子時,就意味著場處於基態。因此,真空是沒有任何場量子被激發的狀態,或者說真空是量子場系統的基態。
關於真空的近代認識不再是哲學上的思辨,而是可通過實驗來檢驗的。有不少現象都需要用真空的近代觀念予以說明。例如氫原子能級的蘭姆移位和電子的反常磁矩,實驗上已經以非常高的精度證實了真空極化的效應;高能正負電子對撞湮沒為高能光子,反之高能光子可使真空激發出大量的粒子,也是很好的明證。對於真空的認識尚屬初級探索階段,物理學家還在探索真空自發破缺和真空相變等問題,必將推動物理學的進一步發展。
真空具有如下性質:1、空非無,並非什麼都沒有,它是所有粒子共同的基態,可以這么說,粒子就被激發的真空,真空就是未被激發的粒子,粒子的存在就體現於可以被作用,或者更確切的說,粒子就是一種作用,如果粒子不能被作用,那麼就可以說它是真空,任何脫離真空的所謂絕對的孤立的粒子是不存在的,真空時刻都處於一種動態的平衡中,粒子的每一個變化都離不開與真空的互動,粒子和真空的互動是無時無刻都在進行中的,任何絕對靜止的物質是不存在的,粒子的本質在於自身的空性。2、真空存在極性,因此說真空是不對稱的。但這種不對稱是相對局部的,在相對整體上又是對稱的,如此的循環嵌套構成了真空的這個性質。3、真空的每個局部具備了真空的全體性質。大和小是相對而言的。時間也是相對於空間而言的,時間不能脫離了具體的空間而單獨的存在。
Ⅲ 什麼是真空狀態
按其詞源本義是虛空,即一無所有的空間;按現代物理的觀點,真空不空,其中包含著極為豐富的物理內容。一種說法是,當容器中的壓力低於大氣壓力時,
把低於大氣壓力的部分叫做真空,而容器內的壓力叫絕對壓力。另一種說法是,凡壓力比大氣壓力低的容器里的空間都稱做真空。真空有程度上的區別:當容器內沒
有壓力即絕對壓力等於零時,叫做
完全真空;其餘叫做不完全真空。 在真空科學中,真空的含義是指在給定的空間內低於一個大氣壓力的氣體狀態。人們通常把這種稀薄的氣體狀態稱為真空狀況。這種特定的真空狀態與人類賴以生存的大氣在狀態相比較,主要有如下幾個基本特點:
(
1
)真空狀態下的氣體壓力低於一個大氣壓,因此,處於地球表面上的各種真空容器中,必將受到大氣壓力的作用,其壓強差的大小由容器內外的壓差值而定。由於作
用在地球表面上的一個大氣壓約為
101325N/m^2,因此當容器內壓力很小時,則容器所承受的大氣壓力可達到一個大氣壓。
(
2
)真空狀態下由於氣體稀薄,單位體積內的氣體分子數,即氣體的分子密度小於大氣壓力的氣體分子密度。因此,分子之間、分子與其他質點(如電子、離子等)之間以及分子與各種表面(如器壁)之間相互碰撞次數相對減少,使氣體的分子自由程增大。
物理真空
本指沒有任何實物粒子存在的空間,但什麼都沒有的空間是不存在的。而假設你把一個空間的氣體都趕跑,會發現還是不時有基本粒子在真空中出現又消失,無中生有。物理上的真空實際上是一片不停波動的能量之海。當能量達到波峰,能量轉化為一對對正反基本粒子,當能量達到波谷,一對對正反基本粒子又相互湮滅,轉化為能量。
工業真空
工業上的真空指的是氣壓比一標准大氣壓小的氣體空間,是指稀薄的氣體狀態,又可分為高真空、中真空和低真空,地球以及星球中間的廣大太空就是真空。一般是用特製的抽氣機得到真空的。它的氣體稀薄程度用真空計測定,現在已能用分子抽氣機和擴散抽氣機得到0.0000000001大氣壓的高真空。真空在科學技術,電真空儀器,電子管和其他電子儀器方面,都有很大用途。
Ⅳ 真空狀態什麼意思
真空的含義是指在給定的空間內低於一個大氣壓力的氣體狀態,是一種物理現象。在「虛空」中,聲音因為沒有介質而無法傳遞,但電磁波的傳遞卻不受真空的影響。
事實上,在真空技術里,真空系針對大氣而言,一特定空間內部之部份物質被排出,使其壓力小於一個標准大氣壓,則我們通稱此空間為真空或真空狀態。真空常用帕斯卡(Pascal)或托爾(Torr)做為壓力的單位。在自然環境里,只有外太空堪稱最接近真空的空間。
(4)菲律賓真空波動叫什麼意思擴展閱讀
人類關於真空的認識經歷了幾次根本的變革和反復。古希臘德謨克利特的原子論認為所有的物質都是由原子組成,原子之外就是虛空。17世紀R.笛卡兒提出以太漩渦說,認為空間充滿了以太,並用以說明行星的運動。
不久牛頓建立以運動三定律和萬有引力定律為基石的牛頓力學,成功地解決了行星繞日運動問題,引力被認為是超距作用的,無需以太陽作為傳遞媒介,從而否定了以太論。
19世紀發現光的波動性,認為波的傳播必須依靠介質,特別是後來發現了電磁場的波動性,以太論再度興起,認為宇宙中不論何時何地,任何物體內無不充滿了以太,光和電磁波被解釋為以太的機械振動。
參考資料來源:網路-真空
Ⅳ 物理學中,真空是什麼意思
物理真空
本指沒有任何實物粒子存在的空間,但什麼都沒有的空間是不存在的。而假設你把一個空間的氣體都趕跑,會發現還是不時有基本粒子在真空中出現又消失,無中生有。物理上的真空實際上是一片不停波動的能量之海。當能量達到波峰,能量轉化為一對對正反基本粒子,當能量達到波谷,一對對正反基本粒子又相互湮滅,轉化為能量。
工業真空
工業上的真空指的是氣壓比一標准大氣壓小的氣體空間,是指稀薄的氣體狀態,又可分為高真空、中真空和低真空,地球以及星球中間的廣大太空就是真空。一般是用特製的抽氣機得到真空的。它的氣體稀薄程度用真空計測定,現在已能用分子抽氣機和擴散抽氣機得到1/1011大氣壓的高真空。真空在科學技術,電真空儀器,電子管和其他電子儀器方面,都有很大用途。
Ⅵ 真空是什麼意思真空就是什麼都沒有嗎
最引人注目的事實之一是,原子的內部大部分是空的。如果原子的直徑與你手臂展開的長度相同,電子將一直在你手臂所包圍的空間里跳舞,而原子核將位於中心,比頭發的直徑還要小。因此,你和我以及宇宙中所有看起來是固體的原子基本上是空的,這一事實令人費解,但更令人難以置信的是,空的空間並不空。構成質子和中子的基本粒子,以及誇克通過膠子進行互動。
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Ⅶ 什麼叫波動性
一,光的波動性
1.光的干涉:兩列光波在空中相遇時發生疊加,在某些區域總加強,某些區域減弱,相間的條紋或者彩色條紋的現象.
光的干涉的條件:是有兩個振動情況總是相同的波源,即相干波源.(相干波源的頻率必須相同).
形成相干波源的方法有兩種:
①利用激光(因為激光發出的是單色性極好的光).
②設法將同一束光分為兩束(這樣兩束光都來源於同一個光源,因此頻率必然相等).
(3) 楊氏雙縫實驗:
亮紋:屏上某點到雙縫的光程差等於波長的整數倍,即δ= nλ(n=0,1,2,……)
暗紋:屏上某點到雙縫的光程差等於半波長的奇數倍,即δ=(n=0,1,2,……)
相鄰亮紋(暗紋)間的距離.用此公式可以測定單色光的波長.用白光作雙縫干涉實驗時,由於白光內各種色光的波長不同,干涉條紋間距不同,所以屏的中央是白色亮紋,兩邊出現彩色條紋.
(4) 薄膜干涉:
應用:
使被檢測平面和標准樣板間形成空氣薄層,用單色光照射,入射光在空氣薄層上下表面反射出兩列光波,在空間疊加.干涉條紋均勻:表面光滑;不均勻:被檢測平面不光滑.
增透膜:鏡片表面塗上的透明薄膜的厚度是入射光在薄膜中波長的,在薄膜的兩個表面上反射的光,其光程差恰好等於半個波長,相互抵消,達到減少反射光增大透射光強度的作用.
其他現象:陽光下肥皂泡所呈現的顏色.
例1. 用綠光做雙縫干涉實驗,在光屏上呈現出綠,暗相間的條紋,相鄰兩條綠條紋間的距離為Δx.下列說法中正確的有
A.如果增大單縫到雙縫間的距離,Δx 將增大
B.如果增大雙縫之間的距離,Δx 將增大
C.如果增大雙縫到光屏之間的距離,Δx將增大
D.如果減小雙縫的每條縫的寬度,而不改變雙縫間的距離,Δx將增大
解:公式中l表示雙縫到屏的距離,d表示雙縫之間的距離.因此Δx與單縫到雙縫間的距離無關,於縫本身的寬度也無關.本題選C.
例2. 登山運動員在登雪山時要注意防止紫外線的過度照射,尤其是眼睛更不能長時間被紫外線照射,否則將會嚴重地損壞視力.有人想利用薄膜干涉的原理設計一種能大大減小紫外線對眼睛的傷害的眼鏡.他選用的薄膜材料的折射率為n=1.5,所要消除的紫外線的頻率為8.1×1014Hz,那麼它設計的這種"增反膜"的厚度至少是多少
解:為了減少進入眼睛的紫外線,應該使入射光分別從該膜的前後兩個表面反射形成的光疊加後加強,因此光程差應該是波長的整數倍,因此膜的厚度至少是紫外線在膜中波長的1/2.紫外線在真空中的波長是λ=c/ν=3.7×10-7m,在膜中的波長是λ/=λ/n=2.47×10 -7m,因此膜的厚度至少是1.2×10-7m.
2.光的衍射:
注意關於衍射的表述一定要准確.(區分能否發生衍射和能否發生明顯衍射)
⑴各種不同形狀的障礙物都能使光發生衍射.
⑵發生明顯衍射的條件是:障礙物(或孔)的尺寸可以跟波長相比,甚至比波長還小.
(3)衍射現象:明暗相間的條紋或彩色條紋.
(與干涉條紋相比,中央亮條紋寬兩邊窄,是不均勻的.若為白光,存在一條白色中央亮條紋)
例3. 平行光通過小孔得到的衍射圖樣和泊松亮斑比較,下列說法中正確的有
A.在衍射圖樣的中心都是亮斑
B.泊松亮斑中心亮點周圍的暗環較寬
C.小孔衍射的衍射圖樣的中心是暗斑,泊松亮斑圖樣的中心是亮斑
D.小孔衍射的衍射圖樣中亮,暗條紋間的間距是均勻的,泊松亮斑圖樣中亮,暗條紋間的間距是不均勻的
解:從課本上的圖片可以看出:A,B選項是正確的,C,D選項是錯誤的.
3.光譜:
光譜分析可用原子光譜,也可用吸收光譜.太陽光譜是吸收光譜,由太陽光譜的暗線可查知太陽大氣的組成元素.
4.光的電磁說:
⑴麥克斯韋根據電磁波與光在真空中的傳播速度相同,提出光在本質上是一種電磁波——這就是光的電磁說,赫茲用實驗證明了光的電磁說的正確性.
⑵電磁波譜.波長從大到小排列順序為:無線電波,紅外線,可見光,紫外線,X射線,γ射線.各種電磁波中,除可見光以外,相鄰兩個波段間都有重疊.
各種電磁波的產生機理分別是:無線電波是振盪電路中自由電子的周期性運動產生的;紅外線,可見光,紫外線是原子的外層電子受到激發後產生的;倫琴射線是原子的內層電子受到激發後產生的;γ射線是原子核受到激發後產生的.
⑶紅外線,紫外線,X射線的主要性質及其應用舉例.
種 類
產 生
主要性質
應用舉例
紅外線
一切物體都能發出
熱效應
遙感,遙控,加熱
紫外線
一切高溫物體能發出
化學效應
熒光,殺菌
X射線
陰極射線射到固體表面
穿透能力強
人體透視,金屬探傷
例4 為了轉播火箭發射現場的實況,在發射場建立了發射台,用於發射廣播電台和電視台兩種信號.其中廣播電台用的電磁波波長為550m,電視台用的電磁波波長為 0.566m.為了不讓發射場附近的小山擋住信號,需要在小山頂上建了一個轉發站,用來轉發_____信號,這是因為該信號的波長太______,不易發生明顯衍射.
解:電磁波的波長越長越容易發生明顯衍射,波長越短衍射越不明顯,表現出直線傳播性.這時就需要在山頂建轉發站.因此本題的轉發站一定是轉發電視信號的,因為其波長太短.
例5. 右圖是倫琴射線管的結構示意圖.電源E給燈絲K加熱,從而發射出熱電子,熱電子在K,A間的強電場作用下高速向對陰極A飛去.電子流打到A極表面,激發出高頻電磁波,這就是X射線.下列說法中正確的有
A.P,Q間應接高壓直流電,且Q接正極
B.P,Q間應接高壓交流電
C.K,A間是高速電子流即陰極射線,從A發出的是X射線即一種高頻電磁波
D.從A發出的X射線的頻率和P,Q間的交流電的頻率相同
解:K,A間的電場方向應該始終是向左的,所以P,Q間應接高壓直流電,且Q接正極.從A發出的是X射線,其頻率由光子能量大小決定.若P,Q間電壓為U,則X射線的頻率最高可達Ue/h.本題選AC.
二,光的粒子性
1.光電效應
⑴在光的照射下物體發射電子的現象叫光電效應.(右圖裝置中,用弧光燈照射鋅版,有電子從鋅版表面飛出,使原來不帶電的驗電器帶正電.)
(2)愛因斯坦的光子說.光是不連續的,是一份一份的,每一份叫做一個光子,光子的能量E跟光的頻率ν成正比:E=hν
(3)光電效應的規律:
各種金屬都存在極限頻率ν0,只有ν≥ν0才能發生光電效應;
瞬時性(光電子的產生不超過10-9s).
③光子的最大初動能與入射光的強度無關,只隨著入射光的的頻率的增大而增大;
④當入射光的頻率大於極限頻率時,光電流的強度與入射光的強度成正比.
⑷愛因斯坦光電效應方程:Ek= hν - W(Ek是光電子的最大初動能;W是逸出功,即從金屬表面直接飛出的光電子克服正電荷引力所做的功.)
例6. 對愛因斯坦光電效應方程EK= hν-W,下面的理解正確的有
A.只要是用同種頻率的光照射同一種金屬,那麼從金屬中逸出的所有光電子都會具有同樣的初動能EK
B.式中的W表示每個光電子從金屬中飛出過程中克服金屬中正電荷引力所做的功
C.逸出功W和極限頻率ν0之間應滿足關系式W= hν0
D.光電子的最大初動能和入射光的頻率成正比
解: 愛因斯坦光電效應方程EK= hν-W中的W表示從金屬表面直接中逸出的光電子克服金屬中正電荷引力做的功,因此是所有逸出的光電子中克服引力做功的最小值.對應的光電子的初動能是所有光電子中最大的.其它光電子的初動能都小於這個值.若入射光的頻率恰好是極限頻率,即剛好能有光電子逸出,可理解為逸出的光電子的最大初動能是0,因此有W= hν0.由EK= hν-W可知EK和ν之間是一次函數關系,但不是成正比關系.本題應選C.
三,光的波粒二象性
1.光的波粒二象性
干涉,衍射和偏振以無可辯駁的事實表明光是一種波;光電效應和康普頓效應又用無可辯駁的事實表明光是一種粒子;因此現代物理學認為:光具有波粒二象性.
2.正確理解波粒二象性
波粒二象性中所說的波是一種概率波,對大量光子才有意義.波粒二象性中所說的粒子,是指其不連續性,是一份能量.
⑴個別光子的作用效果往往表現為粒子性;大量光子的作用效果往往表現為波動性.
⑵ν高的光子容易表現出粒子性;ν低的光子容易表現出波動性.
⑶光在傳播過程中往往表現出波動性;在與物質發生作用時往往表現為粒子性.
⑷由光子的能量E=hν,光子的動量表示式也可以看出,光的波動性和粒子性並不矛盾:表示粒子性的粒子能量和動量的計算式中都含有表示波的特徵的物理量——頻率ν和波長λ.
Ⅷ 科學探索之「真空」到底是什麼
「真空」是物理理論模型中的一個基礎元素,它看起來很好理解,就是「空無一物」、「真正的空」。在這個理論模型中,它可以是永恆不變的,代表了唯一的含義。然而人們對真空的理解和認識卻隨著科學知識的進步不斷發生著變化,在科學探索史上一波三折,留下了精彩的篇章。至今,我們仍未對真空有著圓滿的理解和解釋。
在科學的蒙昧時期,人們依靠感官來認識和理解什麼是「空」。日月星辰、大地海洋、山川河流、蟲魚鳥獸,這都是活生生的形象,刺激著人類的視覺、聽覺、觸覺,而天地之間似乎空無一物,看不到、聽不見、摸不著,這顯然就是「空」了,古人的直覺自然這么認為。雖然有風雲變幻,氣化蒸騰,但人們卻將它們當作不同的事物,沒有因此而認識到空氣的存在。這便是「真空」的最初認識階段。
隨著科學尤其是化學的發展,人們對空氣和氣體的研究不斷深入。人們對化學燃燒現象進行了深入研究,藉助於燃素說的理論,人們進行了一系列實驗,終於發現:根本就不存在什麼燃素,燃燒僅僅是燃燒物質與空氣中的氧氣發生的化學反應。而還有一部分則是不發生反應的氣體,人們將之稱為氮氣。人類也是在不斷地呼吸著氧氣,才維持著生命的新陳代謝作用而得以生存繁衍。聲音通過空氣的波動而得以傳播。當然,後來又發現了空氣中一些佔比很少的惰性氣體,他們共同組成了我們地球的空氣。「真空」中還存在著空氣!人們認識到,只有將空氣排除出去,才能叫做「真空」。這是對「真空」認識的第二階段,也是現代人們最容易理解的階段。
後來,隨著科學對光現象認識的深入和解釋,人類建立了輝煌的電磁理論,確立了光的波動學說,而為了解決光波的媒介問題,人們提出:空間中充滿了以太,以太這種物質,均勻地充滿整個宇宙空間,它不可見又密度稀薄,它是電磁波得以傳播的介質。以太充滿了空間,這是人們認識的另一個階段。然而,隨著相對論的建立,人們最終摒棄了以太觀念,證明這是一個錯誤的理解。這也算是對真空認識的一個小插曲吧。
到了現代,科學為了解決「兩朵小烏雲」的問題而走上了岔路,建立了從根本上來說不相容的兩種理論:相對論和量子力學。而這時對真空的認識也隨之走上了岔路,至今無法彌合。
按照相對論的理解,真空也就是空間,它更像是一種柔性物質,這種物質因物質的存在而發生了扭曲,根據質量的大小而扭曲程度不同,扭曲帶來了引力。根據相對論,我們得以理解廣袤而神秘的宇宙,發現了黑洞等奇異天體。在這種情況下,真空好像變成了一種物質,而原來我們理解的真空則變成了一種純粹的理論。這時的「真空」,如水一般柔順光滑,富於變化,萬物處於其中,隨之漂流。
而按照量子理論的理解,真空則成為了一種「場」,現在的標准粒子模型認為,真空就是一片負能量電子海,或者說是希格斯場,大大小小的粒子在其中產生、湮滅,像一鍋開水沸騰著,物質從中產生又消失。這有點像是東方哲學的說法了:無中生有、有生於無。老子說:「道生一,一生二,二生三,三生萬物。」是不是看起來似曾相似呢?現代宇宙學也認為宇宙本身都很可能產生於一次量子漲落事件。科學與東方神秘哲學似乎在這里不期而遇了。這時的真空,就像是一片海,裡面蘊藏著無限的能量,甚至可以創造出宇宙本身。它更像是宇宙的根本、萬物之源,「無極」。
然而,還有一些未來理論,未被實驗所證實的新理論,那就是「弦理論」、「M理論」,最有可能的萬物統一理論。在這個理論中,人們發現了空間更為奇妙的性質。宇宙空間也許不是僅僅只有三維,而是有十一個維度!空間變成了一種奇妙的似乎是想像中的事物,蜷縮的六個空間維度和一個時間維度共同構成了我們的空間。這時的「真空」變成了布滿無數六維小球的奇異空間。當然,這樣描述並不精確,但現在已難以想像它到底是什麼樣子了,這個理論還有待進一步完善。這是「真空」的未來階段,想像中的「真空」。
人類對「真空」認識的變化就像是上演了一出夢幻大戲,科學隨著對「真空」認識的變化而不斷發展進步,成為了一部史詩級的傳說。後來的「真空」已經不是理論模型中的那個空無一物的「真空」了。然而,對「真空」真正含義的探索還會繼續,為科學的發展譜寫新的偉大篇章。
Ⅸ 真空是什麼意思
真空 :
zhēn kōng
英語 vacuum
按其詞源本義是虛空,即一無所有的空間;按現代物理的觀點,真空不空,其中包含著極為豐富的物理內容。一種說法是,當容器中的壓力低於大氣壓力時,把低於大氣壓力的部分叫做真空,而容器內的壓力叫絕對壓力。另一種說法是,凡壓力比大氣壓力低的容器里的空間都稱做真空。真空有程度上的區別:當容器內沒有壓力即絕對壓力等於零時,叫做完全真空;其餘叫做不完全真空。 [編輯本段]真空的含義及特點</B>
在真空科學中,真空的含義是指在給定的空間內低於一個大氣壓力的氣體狀態。人們通常把這種稀薄的氣體狀態稱為真空狀況。這種特定的真空狀態與人類賴以生存的大氣在狀態相比較,主要有如下幾個基本特點:
( 1 )真空狀態下的氣體壓力低於一個大氣壓,因此,處於地球表面上的各種真空容器中,必將受到大氣壓力的作用,其壓強差的大小由容器內外的壓差值而定。由於作用在地球表面上的一個大氣壓約為 101325N/m^2,因此當容器內壓力很小時,則容器所承受的大氣壓力可達到一個大氣壓。
( 2 )真空狀態下由於氣體稀薄,單位體積內的氣體分子數,即氣體的分子密度小於大氣壓力的氣體分子密度。因此,分子之間、分子與其他質點(如電子、離子等)之間以及分子與各種表面(如器壁)之間相互碰撞次數相對減少,使氣體的分子自由程增大。
物理真空
本指沒有任何實物粒子存在的空間,但什麼都沒有的空間是不存在的。而假設你把一個空間的氣體都趕跑,會發現還是不時有基本粒子在真空中出現又消失,無中生有。物理上的真空實際上是一片不停波動的能量之海。當能量達到波峰,能量轉化為一對對正反基本粒子,當能量達到波谷,一對對正反基本粒子又相互湮滅,轉化為能量。
工業真空
工業上的真空指的是氣壓比一標准大氣壓小的氣體空間,是指稀薄的氣體狀態,又可分為高真空、中真空和低真空,地球以及星球中間的廣大太空就是真空。一般是用特製的抽氣機得到真空的。它的氣體稀薄程度用真空計測定,現在已能用分子抽氣機和擴散抽氣機得到0.0000000001大氣壓的高真空。真空在科學技術,電真空儀器,電子管和其他電子儀器方面,都有很大用途。
正負電子對撞機
正負電子對撞機的作用絕不僅僅是一對正負電子相撞產生光子和能量那麼簡單,一對光子也可以相撞產生一對正負質子之類,而相撞使相撞所處的那部分真空可以激發到高能態,可以產生更多各式各樣的基本粒子,為研究宇宙的起源和組成服務。 [編輯本段]人類對真空認識的歷史發展人類關於真空的認識經歷了幾次根本的變革和反復。古希臘德謨克利特的原子論認為所有的物質都是由原子組成,原子之外就是虛空。17世紀R.笛卡兒提出以太漩渦說,認為空間充滿了以太,並用以說明行星的運動。不久I.牛頓建立以運動三定律和萬有引力定律為基石的牛頓力學,成功地解決了行星繞日運動問題,引力被認為是超距作用的,無需以太作為傳遞媒介,從而否定了以太論。19世紀發現光的波動性,認為波的傳播必須依靠介質,特別是後來發現了電磁場的波動性,以太論再度興起,認為宇宙中不論何時何地,任何物體內無不充滿了以太,光和電磁波被解釋為以太的機械振動。後來雖然在觀念上有所變化,把光和電磁波看成電磁場的振動,但以太仍然保留著某種絕對的性質,它可以看成是描述萬物運動的絕對靜止的參考系。19世紀末20世紀初各種試圖探測地球相對於以太運動速度的實驗均告失敗,A.愛因斯坦建立狹義相對論,再次否定了這種作為絕對靜止以太的存在。稍後,愛因斯坦在用場論觀點研究引力現象時,已經認識到空無一物的真空觀念是有問題的,他曾提出真空是引力場的某種特殊狀態的想法。
首先給予真空嶄新物理內容的是P.A.M.狄拉克。狄拉克於1930年為了擺脫狄拉克方程負能解的困境,提出真空是充滿了負能態的電子海。當負能態的電子吸收了足夠的能量躍遷到正能態成為普通電子時,電子海中才能留下可觀測的空穴,即正電子。從體系的能量角度考查,這種情況比只有電子海的真空狀態要高,因此真空就是能量最低的狀態。從現代量子場論的觀點看,每一種粒子對應於一種量子場,粒子就是對應的場量子化的場量子。當空間存在某種粒子時,表明那種量子場處於激發態;反之不存在粒子時,就意味著場處於基態。因此,真空是沒有任何場量子被激發的狀態,或者說真空是量子場系統的基態。
關於真空的近代認識不再是哲學上的思辨,而是可通過實驗來檢驗的。有不少現象都需要用真空的近代觀念予以說明。例如氫原子能級的蘭姆移位和電子的反常磁矩,實驗上已經以非常高的精度證實了真空極化的效應;高能正負電子對撞湮沒為高能光子,反之高能光子可使真空激發出大量的粒子,也是很好的明證。對於真空的認識尚屬初級探索階段,物理學家還在探索真空自發破缺和真空相變等問題,必將推動物理學的進一步發展。 [編輯本段]真空的性質真空具有如下性質:
1、空非無。如果真空中沒有粒子,我們就會准確的測出場(0)與場的變化曲率(0),然而海森堡不確定性原理表明,我們不可能同時精確地測出一對共軛量,所以,可以「空」,不能「無」。因此,在真空中,粒子不停地以虛粒子、虛反粒子對的形式憑空產生,而又互相湮滅,在這個過程中,總的能量保持不變。
2、真空存在極性,因此說真空是不對稱的。但這種不對稱是相對局部的,在相對整體上又是對稱的,如此的循環嵌套構成了真空的這個性質。
3、真空的每個局部具備了真空的全體性質。大和小是相對而言的。時間也是相對於空間而言的,時間不能脫離了具體的空間而單獨的存在。 [編輯本段]真空和微重力環境利用技術航天器軌道飛行提供的真空和微重力環境,是一個寶庫,為人們提供了地面上難以獲得的科學實驗和生產工藝條件,進行地面上難以進行的科學實驗,生產地面上難以生產的材料、工業產品和葯物。
在高真空和微重力環境中進行生命和生物科學實驗,不會有有機物污染,發生混入或測定錯誤,細菌等實驗用的微生物不會到處擴散,十分安全。 在零重力或微重力條件下,可進行無容器冶煉,這不會有任何雜質混入,可以獲得高品質的合金;可將不同比重的金屬或非金屬均勻地混合,獲得新型合金材料;可以克服地面加工存在的組分過冷起伏和密度大等缺陷,生長出高質量、大直徑的單晶體砷化鎵等半導體材料;可以生產百分之百圓度的滾珠軸承等圓球工業產品,而在地面上,由於重力的影響,滾珠軸承等總不是真正的球形。
太空制葯是真空和微重力環境利用的重要方面。在地面上制葯,由於地球重力作用,培養物會發生沉澱,處在沉澱中的微生物會因缺氧而死亡;如輸氧攪拌,所形成的低壓小氣泡又會破壞細胞;如加防泡劑,則會降低氧的溶解度,有礙微生物的繁殖,形成惡性循環。而在微重力環境中,培養物液體中含有大量的氣泡,也不會沉澱,微生物可隨時獲得氧氣,生長速度比地面快一倍以上。可高效率、高純度地製造許多葯物,如治療燒傷的表皮生長素、治療貧血的紅血球生長素、防治病毒感染的免疫血清、治療肺氣腫的胰蛋白酶抑制素、治療血栓的尿激酶、治療血友病的抗溶血因子8、治療糖尿病的β細胞、治療癌症的干擾素等40多種。主要的制葯方法是電泳法,將組分不同的混合物在直流電場作用下精確地分離成不同成份。其設備第一代為靜態電泳儀,第二代為連續流動電泳儀. [編輯本段]物理學真空物理學真空,是指對實驗結果沒有影響的條件,而非空無一物。
例如:如果空氣阻力可以忽略不記,在空氣中運動的物體,就與在真空中的,有同樣的規律。
當空氣被抽,稀薄到一定程度,聲音不能傳出來,我們就說「真空」不能傳遞聲音,而提高偵聽能力,或加大發聲功率,聲音又能被接收到,我們只能說「這個真空度,對現在的聲音,還不能稱為真空」!
同理,太空可以傳遞光,也可能是太空中的環境,對光,不成為「真空」,所以光可以傳過來,沒人證明過純粹的「真空」可以傳遞光,因為人類做不到那樣的真空。
真空中的光速c=299792458m/s。近似c=300000km/s
補充:
聲波與光波,在此問題上不具有可比性。
聲波載體需具有靜質量,光波載體或說光子或說電磁場不具有靜質量。
這是兩種完全不同的沒有可比性的波動。
物理學真空,不是指對實驗結果沒有影響的條件,而是指靜質量密度下降到特定條件以下的空間區域。
極致的物理學真空,就是用現有的物理學手段,「探測不到非零靜質量密度」的空間區域。
注意,物理學真空,本身就是具有能量狀態的空間區域,或說是一種能量場區域、力場區域。
所以,物理學真空,純粹地定義,可以說是只能傳遞力場波動的區域。即不能傳遞機械波等需靜質量載體的波動。
而哲學上的「真空」,純粹是夠純粹了,但對我們物理世界而言,其存在是「零存在」,也即不存在,也沒有存在的意義。