原子是一种非常小的微粒这是我们都知道的那原子究竟小到了什么程度呢我们不妨来简单计算一下看看克铜含有多少个铜原子
在元素周期表中可以看到铜的相对原子质量为也就是说摩尔mol的铜的质量为克根据定义摩尔的铜含有大约x个铜原子据此我们可以计算出大约每克铜就有万亿亿个铜原子
真是不算不知道一算吓一跳原来原子居然这么小区区克的铜就含有数量如此庞大的铜原子那么问题就来了像原子这么小的微粒是怎么被观察到的呢
通常来讲我们只需要利用光学显微镜将某个微小的物体放大到足够的倍数就可以直接看到该物体了但对于原子这种尺寸的微粒来讲这是行不通的
光学显微镜是利用可见光进行观察的而可见光的波长大约介于至纳米之间注纳米米相对而言原子的直径数量级则为米由于可见光的波长远远大于原子的直径因此当可见光遇到原子时就会发生明显的衍射在我们看来就是一片模糊根本无法清晰成像
实际上即使是紫外线和X射线也无法满足观察原子的精度而波长更短的伽马射线则会因为能量太高而极易破坏原子并且还极易发生散射导致无法聚焦所以也不适合用来观察原子那怎么办呢科学家选择了电子
由于电子同时具备了波和粒子的双重性质即波粒二象性其波长很短数量级可达米因此电子就成了观察原子的良好选择
早在年柏林工业大学压力实验室的恩斯特鲁斯卡ErnstRuska就成功制造出了世界上第一台电子显微镜ElectronMicroscope简称EM简单来讲这种显微镜的工作原理就是向观察目标发射高能电子束然后观测电子束与观察目标发生相互作用时产生的各种效应并将其转化为人眼能够识别的图像
在经过多年发展之后电子显微镜已经可以将观察目标放大万倍以上其分辨率也能够达到纳米以这样的水平观察成片的原子是没有什么问题了不过科学家还想更进一步去仔细观察单个的原子于是就有了后来的扫描隧道显微镜ScanningTunnelingMicroscope简称STM
扫描隧道显微镜由IBM苏黎世研究实验室的格尔德宾宁GerdBinnig和海因里希罗雷尔HeinrichRohrer于年研制成功顺便讲一下在年的时候他们与前文提到的恩斯特鲁斯卡一起获得了诺贝尔物理学奖
这种显微镜会用到一根非常细的探针针头只有一个原子那么大可通过电化学腐蚀法或机械成型法来制备在进行观测工作时探针和观察目标之间会加上合适的电压当探针距离目标足够近时就会因为量子隧穿效应而产生隧道电流在这种情况下当探针扫描单个原子的不同部位时流过探针的隧道电流就会出现细微的涨落将这种涨落进行图像化处理之后就获得了原子的形状
扫描隧道显微镜的分辨率可达纳米观察像铜原子这么小的微粒可以说完全没有问题但它却有一个缺点那就是它只适合用来观察导体对半导体的观测效果就很不理想了而对绝缘体则根本就不能观测
5、铜相对原子质量约等于多少为了解决这个问题格尔德宾宁又与斯坦福大学的卡尔文奎特CalvinQuate于年发明了原子力显微镜AtomicForceMicroscope简称AFM
原子力显微镜同样也需要一根非常细的探针探针位于一个对力的变化极为敏感的微悬臂的末端由于原子之间存在着相互作用力如范德华力因此当探针扫描单个原子的不同部位时微悬臂就会产生细微的起伏或振动将检测到的数据进行图像化处理之后就可以获得原子的形状
需要注意的是尽管原子力显微镜的应用范围比扫描隧道显微镜更广但由于科技的限制原子力显微镜的精度目前还达不到扫描隧道显微镜的水平
6、相对原子质量表图片含wtMnwt的奥氏体钢其点阵常数为nm密度为gcm已知CFeMn的原子量分别为试计算此奥氏体钢晶胞内的实际原子数并分析CMn在此奥氏体钢的固溶方式分
能否进行写出反应后扩展位错宽度的表达式和式中各符号的含义若反应前的
是刃位错则反应后的扩展位错能进行何种运动能在哪个晶面上进行运动若反应前的
7、相对原子质量液态金属凝固过程中形成中心等轴晶区的条件是什么合金成分对形成中心等轴晶区有什么影响分
一块有效厚度mm的共析钢试样在湿氢强脱碳性气氛中进行如下处理
图为AlMgMn系富Al角投影图分析合金和的凝固过程分考试时限小时总分分
8、碘化亚铜相对原子质量分析金属结晶过程中结晶条件及工艺方法的改变对铸锭组织及晶粒大小的影响分
铜为FCC结构其相对原子质量为密度为gcm计算铜的点阵常数和原子半径测得Au的摩尔分数为的CuAu固溶体点阵常数anm密度为gcm计算说明该固溶体的类型Cu的原子量为Au的原子量为阿伏伽德罗常数取分
若外力方向分别为试分析哪个滑移系可以滑动分考试时限小时总分分
9、氯化铜相对原子质量下图为FeFeC相图是FeC相图的一部分请分析C分别为wt两种合金的凝固过程图中两种合金画出结晶过程组织变化示意图指出室温下两种合金的组织组成物和相组成物分别是什么并计算室温下组织组成物和相组成物的相对含量分
指出以上晶面和晶向哪些是面心立方晶体可能滑移面滑移方向并就图中情况分析它们能否构成滑移系分
一个位错环能否其各部分都是螺位错能否各部分都是刃位错为什么分
10、铁与铜相对原子质量A若将一致密钨棒一端于下长时间暴露在纯氧气氛中其他端面密封试画出沿长度方向棒中的相分布特征分
割阶硬化运动位错交割后产生的割阶与原位错线不在同一滑移面上从而不能跟随主位错线一起运动成为位错运动的障碍通常称为割阶硬化
层错能金属结构在堆垛时没有严格的按照堆垛顺序形成堆垛层错层错是一种晶格缺陷它破坏了晶格的周期完整性引起能量升高通常把单位面积层错所增加的能量称为层错能
