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玻尔的原子殿堂

时间:2022-02-13 理论教育 版权反馈
【摘要】:玻尔既是卢瑟福的学生,也是朋友。然而,卢瑟福刚一提出这个模型,就遭到许多科学家的反对,原因是它违背了经典物理学的基本理论。正当卢瑟福无计可施时,1913年,当时正在给卢瑟福当研究生的玻尔,受到普朗克量子论和爱因斯坦光子论的启示,把老师卢瑟福的原子模型加以改造,提出了“玻尔原子模型”。

第八节 玻尔原子殿堂

在爱因斯坦之后,对量子论进一步进行推广和发展的是被称为量子论三法老之一的丹麦物理学家尼尔斯玻尔。

1885年10月17日,玻尔出生于哥本哈根,1903年入哥本哈根大学学习,主修物理学。1911年入英国剑桥大学和曼彻斯特大学深造,参加了以卢瑟福为首的科学集体,从此与卢瑟福建立了长期的密切关系。玻尔既是卢瑟福的学生,也是朋友。

19世纪束,人们已认识到,原子是可分的,它也应该有其内部结构。可是,原子的内部是怎样的呢?它的组成如何呢?当时许多科学家都在研究这个问题,并且提出了多种原子内部结构模型。其中新西兰物理学家卢瑟福于1919年提出的“有核模型”,也称“行星模型”最具有意义。卢瑟福认为,原子有一个核,这个核占的空间极小,但却几乎集中了原子的绝大部分质量,并带有正电荷,带有相同负电荷的电子绕着核运动,电子绕核就如同行星绕日一样。也就是说,原子结构就如同一个小的太阳系。

卢瑟福的原子模型并不是完全的“纸上谈兵”,而是有其著名的α粒子散射实验作为依据的。

然而,卢瑟福刚一提出这个模型,就遭到许多科学家的反对,原因是它违背了经典物理学的基本理论。经典电磁理论认为,任何作加速运动的电荷都要辐射出电磁波,从而导致电子不断发射能量,电子发射电磁波愈来愈短,绕转也离核愈来愈近,最后电子就落到了核中,原子就毁灭了。

可是事实却并非如此,原子寿命是很长的,并未因电子运动而毁灭。另外,原子光谱是不连续的。这些事实连卢瑟福本人也不能自圆其说。使他不得不说原子的稳定性问题还有待探索。

“山重水复疑无路,柳暗花明又一村。”正当卢瑟福无计可施时,1913年,当时正在给卢瑟福当研究生的玻尔,受到普朗克量子论和爱因斯坦光子论的启示,把老师卢瑟福的原子模型加以改造,提出了“玻尔原子模型”。他的原子模型的要点是:

1.肯定卢瑟福的行星模型,不过当电子环绕原子核做高速旋转时,只能在特定轨道上运行,此时原子不辐射能量;

2.当电子从离核较远轨道到离核较近轨道时,原子便放出能量,以电磁波形式辐射出来,能量大小决定于电子跳动后所处轨道半径,因为轨道是不连续的,所以原子辐射能量也是不连续的。

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