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布丁不是行星:炼金术到元素周期表的简史

时间:2023-10-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:原子的“李子布丁”模型没办法解释这一发现,因此这个模型一定有问题。但少数α粒子遇到了带正电的原子核,被强烈地排斥,路线发生了巨大的变化。卢瑟福在1911年公布了这一令人意外的实验结果。在他的理论中,这个模型被称为“原子行星模型”,其中大部分的原子质量集中在正核,周围有依元素不同而数量各异的电子,安排在固定的轨道周围。在玻尔的“行星模型”中,电子在固定的轨道上运动

布丁不是行星:炼金术到元素周期表的简史

原子的“李子布丁”模型没办法解释这一发现,因此这个模型一定有问题。如果原子基本上是一团弥漫的正电荷,就不会有足够的排斥力使α粒子偏转到如此程度。因此,在狭小的空间里一定存在高密度的正电荷。于是,“原子核”概念被提了出来,随之而来的是一个新的原子模型。

卢瑟福计算出,原子核只占原子直径的万分之一,所以电子在原子核周围的空间里散布得很广。原子内部大部分都是空的,只有一个小小的带正电的原子核和围绕它的带负电的粒子。这就解释了盖革和马斯登的实验结果:大多数α粒子直接穿过金片,没有遇到原子核,因为后者占据的空间太过微小。但少数α粒子遇到了带正电的原子核,被强烈地排斥,路线发生了巨大的变化。较重的原子使α粒子偏转得更加严重,因为它们的原子核具有较高的正电荷浓度。卢瑟福在1911年公布了这一令人意外的实验结果。

两年后,丹麦物理学家玻尔(N. Bohr)提出了一个新的原子模型,也就是今天我们所熟悉的模型。在卢瑟福的实验中,电子围绕紧凑的原子核远远地漫游,但他并未限制它们的运动轨迹。而玻尔却给电子设定了轨道,使之不可偏离。在他的理论中,这个模型被称为“原子行星模型”,其中大部分的原子质量集中在正核,周围有依元素不同而数量各异的电子,安排在固定的轨道周围。这些轨道可以延伸到很远的空间,因此相对于原子核的直径,原子占据的整体空间可以极其庞大。这个模型后来经过改进,轨道被定义为能级,而不是具体的物理位置。随着量子理论的出现,人们认识到电子的物理位置永远无法被精确地确定。轨道实际上属于概率的范畴,只是电子最有可能出现的区域而已。(www.xing528.com)

在玻尔的“行星模型”中,电子在固定的轨道上运动

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