宏觀世界五光十色？微觀世界是否同樣絢麗多彩？

提問：電子是什麼顏色的？

回答：首先讓我們來思考一下這個問題：“我們是如何感知顏色的？”我們的眼睛，在接受光線時，不僅僅可以感知光線的強度，還可以隱約地感知光的波長。我們幾乎無法真正看見單色光；通常來説，我們看見的光其實是由不同波長的光混合在一起形成的。

（照片：丹尼爾?利爾-奧利瓦斯DANIEL LEAL-OLIVAS）

我們的眼睛已經進化到可以感知某一特定的混合光，在這種混合光中不同波長光的比例是相似的，就像是自然陽光，是中性的或“白色”的。現在，如果你注視着一個可以反射或散射光的物體，並且這個物體以同樣的方式將所有波長的光全部反射，那麼你看到的這個物體就是“中性的”的。但你看到一個有顏色的物體，説明這個物體反射的某一波長的光比其他波長的光強烈，所以到達你眼睛的反射光是有不同波長成分的，因此你將其視為有色。

那麼，電子又是怎樣的呢？它們也會以同樣的方式反射所有波長的光嗎？好吧，這要看情況。如果它們是結合在原子或分子中，那麼它們只能吸收或反射特定波長的光。事實上，你身邊看到的物體大多數顏色都遵循這樣的機制： 染色分子結合的電子散射特定波長的光。

所以，這就意味着電子有顏色嗎？不，因為相同的電子結合在不同的分子中可能產生不同的顏色，所以物體產生顏色不僅僅是因為電子。為了更好的解答這個問題，我們必須要將電子從原子或分子中釋放出來，然後觀察某一自由電子。

不幸的是，對於單個自由電子，你是無法觀察到的，但是幸運的是你每天都有機會觀察接近於自由的電子的大合集——通過看金屬表面，例如，鏡子。

金屬是由晶格中的原子組成的。然而大多數電子都和原子綁定在一起，它們中的某些電子（那些是在最外層的電子）可以在晶體中處於接近自由的遊離狀態。這些遊離狀態的電子對光的影響與自由電子對光的影響方式接近。比如你看鏡子中，白光經過鏡子反射後仍是白光—這就意味着電子是中性顏色。

啊，是的，你可能會問道，那黃金呢？它是黃色的，不是中性的。這並不意味着在黃金中的電子是“黃色”。黃金不是白色的原因歸結於黃金中的電子僅僅是跟金原子結合但不是自由電子，一小片黃金中的自由電子可以像其他金屬那樣反射任意一種光的顏色。然而，黃金中的金原子可以吸收部分藍光，所以受其影響，黃金幾乎不反射藍光，我們才看到黃金是黃色的。

相關知識延伸閲讀

電子是亞原子粒子，符號e?或者β?它的電荷表示為-1。電子屬於輕子微粒家族的第一代，並且人們稱它們為元粒子因為據我們所知電子沒有其他成份或子結構。電子的質量大約是質子質量的1/1836電子的量子力學特性包括其半整數角動量（自旋）值，用約化普朗克常數?表示。作為費米子同時要滿足泡利不相容原理，即不能有兩個電子處於完全相同的狀態。像所有的基本粒子一樣，電子顯示了粒子和波的特性：它們和其他粒子進行碰撞，並且可以向光一樣進行衍射。在試驗中電子的波動性與其他粒子（如中子和質子）相比來講，更容易被觀察到。因為當給定同樣的能量時，電子的質量更低而且德布羅意波更長。

圖解：克魯克斯管實驗可以顯示出電子的粒子性質。如圖所示，從左往右直線移動的電子束，遇到一個十字形標靶，從而在真空管右面底端顯示出十字形陰影。

電子在許多的物理現象中都扮演非常重要的角色，比如説電學、磁學、化學、熱傳導，不僅如此，電子還在引力，電磁力之間起着非常弱的作用。由於電子有電荷，所以電子有一個圍繞着它的電場，並且如果電子在觀察者面前做相對運動，就可以觀察到電子做相對運動時會形成磁場。

圖解：生於十八世紀，富蘭克林對於電學貢獻良多。

根據洛倫茲力定律我們知道，由其他原因產生的磁場會影響電子運動方向。電子在加速時以光子的形式輻射或吸收能量。試驗儀器可以通過電磁場方式收集單個電子和電子等離子體。某些專門的望遠鏡還可以探測到外層空間的電子等離子體。很多應用都涉及到電子，比如説電子工程、焊接、陰極射線管、電子顯微鏡、輻射療法、激光、氣體電離探測器、粒子加速器。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. Monkey- forbes

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