原子模型發(fā)展概述(已修改)
2025-07-08 08:26 本頁(yè)面
【正文】 . . . . .原子模型的發(fā)展及量子力學(xué)的建立林元興（安慶師范學(xué)院物理與電氣工程學(xué)院 安徽 安慶 246011 ）指導(dǎo)教師：張青林摘要：自從湯姆遜通過(guò)陰極射線發(fā)現(xiàn)電子以后，人們逐步開(kāi)始研究原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)。通過(guò)不斷的改進(jìn)、修正，建立了一個(gè)相對(duì)完整的原子結(jié)構(gòu)模型。本文結(jié)合物理學(xué)史料，從原子模型入手，扼要地對(duì)不同時(shí)期各種原子模型作以下介紹和表述，目的在于更好地了解近代物理尤其是量子力學(xué)思想及其發(fā)展過(guò)程，加深對(duì)原子模型的微觀認(rèn)識(shí)。關(guān)鍵詞：原子模型，幾率定律，雙重解理論，孤子（Soliton）模型—原子模型建立前奏任何物質(zhì)都是由原子構(gòu)成，原子只是物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的一個(gè)層次，物質(zhì)的這種原子觀只是在十六世紀(jì)之后才被人們普遍接受。1806年，法國(guó)普魯斯特（）發(fā)現(xiàn)化合物分子的定組成定律；1807年，英國(guó)道爾頓（）發(fā)現(xiàn)倍比定律，并提出原子論；1811年，意大利啊伏加德羅（）提出同體積氣體在同溫同壓下含有同數(shù)目之分子的假說(shuō)；1815年，英國(guó)普勞托（Prout）根據(jù)許多元素的原子量的都接近于氫原子量的整數(shù)倍而提出所有的元素都是由氫構(gòu)成的假設(shè)；1826年，英國(guó)布朗（）觀察到液體中的懸浮微粒作無(wú)規(guī)則的起伏運(yùn)動(dòng)；1833年，英國(guó)法拉第（）提出電解定律，并把化學(xué)親和力歸為電力；1869年，俄國(guó)門捷列夫（）提出元素周期律；1881年，美國(guó)斯通尼（）提出“電子”概念，并用阿伏加德羅常數(shù)Ｎa和法拉第常數(shù)F推出這一基本電荷的近似值為e=F/Na；1885年，瑞士巴爾未（）提出氫原子光譜的巴爾未線系；1889年，瑞士里德泊（）提出里德伯方程==RH(),RH=；1895年，德國(guó)倫琴（）發(fā)現(xiàn)x 射線；1896年，法國(guó)貝克勒爾()發(fā)現(xiàn)了鈾的放射性；1897年，法國(guó)居里夫婦（P.amp。）發(fā)現(xiàn)了放射性元素釙和鐳；1896年，荷蘭塞曼（）發(fā)現(xiàn)處于磁場(chǎng)中的原子光譜分裂的所謂塞曼效應(yīng)；1897年，英國(guó)湯姆遜（）確認(rèn)電子的存在；1897年，德國(guó)的盧瑟福（）發(fā)現(xiàn)了射線，1900年又發(fā)現(xiàn)了γ射線，到此 ，拉開(kāi)了近代物理的序幕。（西瓜模型）自湯姆遜發(fā)現(xiàn)電子以來(lái)，以原子中正、負(fù)電荷提出了許多見(jiàn)解，歷經(jīng)1898年、1903年到1907年，湯姆遜通過(guò)不斷的完善而提出原子的葡萄干布丁模型（即西瓜模型）；原子的正電荷均勻分布在整個(gè)半徑為1010米的原子球體（湯姆遜球）內(nèi)，而電子則象面包中的葡萄干（或象西瓜中的瓜子）那樣嵌在各處，為了解釋元素周期律，湯姆遜還假設(shè)：電子分布在一個(gè)個(gè)環(huán)上，第一個(gè)環(huán)上只可放5個(gè)電子，第二只環(huán)上可放10個(gè)電子；假如一個(gè)原子有70個(gè)電子，那么必須有6只同心環(huán)，湯姆遜原子模型雖然很快被以后的試驗(yàn)所否定，但它所包含的“同心環(huán)”、“環(huán)上只能安置有限個(gè)電子”的概念，卻是十分寶貴的。3．原子的Rutherford模型（核式模型）1903年，德國(guó)林納德（）在研究陰極射線物質(zhì)吸收的實(shí)驗(yàn)中得出，“原子是十分空虛的”，在此實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，日本長(zhǎng)岡半太郎（Nantaro Nagaka）于1904年提出原子的核式行星模型，認(rèn)為原子內(nèi)的正電荷集中于中心，電子繞中心運(yùn)動(dòng)，但他沒(méi)能繼續(xù)深入下去，直到1909年，盧瑟福的學(xué)生蓋革（）和馬斯登（）在用粒子轟擊原子的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)粒子在轟擊原子時(shí)有大約八千分之一的幾率被反射回來(lái)，通過(guò)這一實(shí)驗(yàn)事實(shí)，又經(jīng)過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撏茖?dǎo)之后，盧瑟福于1911年提出了（但未被人們重視）原子的核式行星模型；正電荷被限制在一個(gè)半徑約為1014米的原子核球體內(nèi)，電子在與湯姆遜球有統(tǒng)一數(shù)量級(jí)的空間內(nèi)繞核旋轉(zhuǎn)。 盧瑟福的核式行星模型，不僅大膽肯定了高密度原子核的存在（首次將原子分為核外和核內(nèi)兩個(gè)層次），而且由此模型導(dǎo)出著名的盧瑟福散射公式為研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)和材料分析提出了一種有效的方法，同時(shí)對(duì)近代物理特別是原子物理的發(fā)展起了重要的作用，但盧瑟福模型也存在著嚴(yán)重不足，那就是不能解釋原子的穩(wěn)定性，同一性和再生性。4．原子的Bohr及 BohrSommerfeld模型（量子軌道模型）（圓形軌道模型）1900年4月，英國(guó)開(kāi)爾文（）指出：“物理學(xué)晴朗太空的遠(yuǎn)處
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