劉結(jié)實(shí)

懸浮在液體中的小顆粒的布朗運(yùn)動是分子無規(guī)則運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。做好觀察布朗運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)，能讓學(xué)生清楚地看到布朗運(yùn)動，是上好“分子的熱運(yùn)動”這一節(jié)課的關(guān)鍵。為了讓學(xué)生能使用顯微鏡觀察布朗運(yùn)動。達(dá)到易調(diào)、顯見、能比較的目的，筆者對該實(shí)驗(yàn)作了如下改進(jìn)：在顯微鏡的載玻片上滴有碳素墨水的稀溶液中加放一根頭發(fā)絲，這樣，學(xué)生調(diào)節(jié)時就容易在顯微鏡中先找到大目標(biāo)——頭發(fā)絲，再仔細(xì)調(diào)節(jié)，就可清楚地觀察到頭發(fā)絲旁的小顆粒在無規(guī)則地運(yùn)動著。

不比不知道，一比就明了。用頭發(fā)絲做襯托，跟頭發(fā)絲相比較，同學(xué)們不難得出做布朗運(yùn)動的小顆?！祭柿Ｗ硬皇菃蝹€分子的這個結(jié)論。這是因?yàn)槲覀兪煜さ念^發(fā)絲很細(xì)，直徑僅有幾個絲，也就是10^-5米的數(shù)量級。然而經(jīng)過顯微鏡放大后看到的頭發(fā)絲，它的直徑足有好幾個毫米了。但同樣放大的布朗粒子的直徑還只有頭發(fā)絲直徑的百分之幾，由此不難估算出布朗粒子直徑為10^-7米的數(shù)量級。這跟已知的分子直徑為10^-10米的數(shù)量級相比還大10³倍。因此可以斷定布朗粒子不可能是單個分子，因?yàn)榉肿犹。豢赡茉诠鈱W(xué)顯微鏡中被觀察到。既然布朗粒子不是單個分子，那么布朗運(yùn)動就不是分子的運(yùn)動。但是，用頭發(fā)絲做襯托，以頭發(fā)絲為參照，跟頭發(fā)絲相比較，就會容易發(fā)現(xiàn)較小的粒子在頭發(fā)絲旁忽前、忽后，忽左、忽右地運(yùn)動著，這是由于周圍的液體分子對這些小微?！祭柿Ｗ幼矒粜Ч黄胶獾慕Y(jié)果。這正像“樹動知風(fēng)”的道理一樣，由于布朗粒子不停息的無規(guī)則運(yùn)動——布朗運(yùn)動，反映了液體分子不停息的無規(guī)則運(yùn)動——分子運(yùn)動。那么，有時在較暗的房間里可以觀察到射入屋內(nèi)的陽光中有懸浮在空氣里的小顆粒在飛舞，這是布朗運(yùn)動嗎?是氣體分子運(yùn)動的反映嗎?聯(lián)想到觀察布朗運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)中，只有較小的顆粒才做布朗運(yùn)動，而且顆粒越小，運(yùn)動越明顯，而那些較大的顆粒(這些顆粒的線度還是比頭發(fā)絲的直徑小得多)是不做布朗運(yùn)動的。既然線度比頭發(fā)絲的直徑小得多的顆粒尚且不做布朗運(yùn)動，那么，跟頭發(fā)絲的直徑可以比較的，能用肉眼直接看到的那些空氣里懸浮的小顆粒更談不上會做布朗運(yùn)動了。因此，這些小顆粒的飛舞絕對不是氣體分子無規(guī)則運(yùn)動撞擊的結(jié)果，而是由于氣體的流動引起的運(yùn)動。

用頭發(fā)絲襯托布朗運(yùn)動，既易于調(diào)節(jié)觀察，又便于比較分析。這對中學(xué)生認(rèn)識布朗運(yùn)動的實(shí)質(zhì)，領(lǐng)會布朗運(yùn)動的意義是很有好處的。

(欄目編輯王柏廬)