纷繁多姿的物质形态

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1、闪电激发等离子体云彩：漂浮在空中的水蒸气。纷繁多姿的物质形态曹则贤物质，依赖于其所处的外部条件，实际上是依赖于物质间不同层面上的相互作用，而表现出不同的纷繁多姿的形态。物质的形态为我们研究物理提供了一个便利的门径。此外，宇宙的演化过程也不妨从物质形态演化的角度加以考察。因为表面张力较大，水流容易断成一串水珠。钻石是由金刚石琢磨而成等离子体等离子体是我们能观察到的高温物质状态，其中包括一定量的带正电荷的离子、少量带负电的离子、电子以及中性的气体分子。电子同离子的复合，或者亚稳态分子的退激发都会引起发光，因此等离子体展现出一个丰富多彩的世界。火山灰中由于热效应或者摩擦带电而

2、引起的放电闪电是一种复杂的、云彩底部（大多是带负电）同大地之间或者云彩之间的放电过程。一次典型雷电释放的能量910约为10～10J，相当于1吨炸药。闪电通道上的气体几乎全部离化，瞬间电流可达3万安培。氦气电晕辅助下的空气放电。此处针尖到手指的距离为7mm，但550V就足以引起空气的放电，低压空气放电的实现将为空气等离子体的应用带来革命性的飞跃（江南、曹则贤提供）。极光(Aurora)是出现在极区的发光,是典型的等离子体现象。来自太阳的带电粒子在极区受磁场作用，回旋的径迹增加了离化气体的几率。被离化了的空气中的复合过程造成的光发射，就是极光。平行板之间的放电。驱动电压频率

3、为27.12MHz，工作气体为氩气.(中国科学院物理研究所，曹则贤提供)电弧放电。两个电极之间的气体被完全击穿。大气压等离子体注（紫红色）。如果提高时间分辨的话，会发现等离子体射流是由一串不连续的‘子弹’流构成的。此图是采用纹影仪拍摄的，绿色的为氦气流（江南、曹则贤提供）。气体放电表现艺术气体气体的特征是其中的分子之间约束很弱，要靠外部约束才能将气体拢在一起构成一个集体。地球是靠着强大的引力才把大气层部分地保留住的—氢气的引力势能相较于其动能偏小，还会从地球逃逸。地球大气层的存在，一方面是生命进化不可或缺的参与者，另一方面还为地球上的生命提供了可靠的保护。地球的大气层，

4、是地球表面的保护层淡绿色的氯气。氟气的颜色与之飞机突破音障。飞机的超音速穿行引起气体密度的马德堡半球（MagdeburgHemisphere）实验演示空气差不多。强烈涨落，气体密度的强烈涨落引起强烈的光散射，压力的威力。将直径约半米的两个半球用石蜡之类空气因此变得容易被观察到了。的物质密封好，抽空后，十几匹马也不能将之拉开。储气罐。气瓶、储气罐的制作水平，反映一个国家的综合科技干冰及其挥发出的CO2气体捕捉气体。向细颈的天鹅状容器实力，不可小觑。中迅速灌入液体，则会将在容器中的部分气体捕获。水、雪与云。水可以说是唯一一个自然地让我们同时看到它的固液气三态的物质。液体水银

5、，神奇的液体金属。橄榄和橄榄油氦Ⅱ会不断追求更大的表面积,在任何表面上形成不断无色的液氮。液氮的沸点低至77K，液体部分浸润的表面，液体形成不同的液滴。扩展的约30nm厚可以用作冷却剂。人体扭伤后迅速的膜。如果容器没液氧，呈淡淡的蓝色。喷液氮冷却，可以防止产生淤血。有盖的话，它自己会爬出去。气体和液体都是流体，其流动会产生迷人的花样。图中所示为流体受到阻挡后产生的卡门涡旋链图案（Karmanvortexstreet）。右图：水蒸气；下图：加染料的水（图片来源：Perry,A.E.,Chong,M.S.&Lim,T.T.,J.FluidMech.116,77）。固体原生的

6、金块食盐晶体是典型的离子键晶体。晶体的外形反薄荷冰晶体。有机晶体一般是通过氢键或者映晶体的原子结构，晶体学就是从研究晶体范德瓦耳斯键结合的，一般熔点很低。外形开始的。棱镜对日光的色散开启了光谱学。固体的光学性质可以用其电子结构很好地加以理解。非晶金属。非晶金属可以通过速冷金属溶液得到，会表现出同相应的金属晶体不同的物理性质。金刚石和石墨，典型的共价键晶体。金刚石和石墨都是碳的结晶形式，同种元素仅仅因为原子排列方式的不同，就有截然不同的性质。左下图为金刚石中碳原子的排列方式；右下图为石墨中碳原子的排列方式。石墨具有层状结构，容易解理，因此可以用来制铅笔。三维固体的32种点

7、群的Hermann－Mauguin记号全同球形原子的密堆积，形成面心立方结构。其他形态中子星的艺术表现太阳暗条（solarfilament,背景是太阳）,也有人将之称为物质第五态.其成分还是等离子体。肥皂泡。泡沫的研究涉及数学、物理、化学和油在水中形成的乳浊液。颜色来自照明。液晶显示屏材料学等重要学科，是重要而又迷人的研究对象。火山喷发物，是含有气体、水和固体尘埃的胶体。生命，最神奇的物质形式。生命中的物质过程之精巧，是非生命物质过程无法比拟的。金属泡沫物质的形态曹则贤一、导言毛衣看到的电火花，它们对生命常常意味着伤害，我们生活在一个丰富