作业帮卢瑟福怎么提出行星模型的?
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/04/29 02:56:53
卢瑟福怎么提出行星模型的?
卢瑟福怎么提出行星模型的?
卢瑟福怎么提出行星模型的?
这打破了从古希腊人那里流传下来的“原子不可分割”的理念,明确地向人们展示：原子是可以继续分割的,它有着自己的内部结构.那么,这个结构是怎么样的呢?汤姆逊那时完全缺乏实验证据,他于是展开自己的想象,勾勒出这样的图景：原子呈球状,带正电荷.而带负电荷的电子则一粒粒地“镶嵌”在这个圆球上.这样的一幅画面,也就是史称的“葡萄干布丁”模型,电子就像布丁上的葡萄干一样.
但是,1910年,卢瑟福和学生们在他的实验室里进行了一次名留青史的实验.他们用α粒子（带正电的氦核）来轰击一张极薄的金箔,想通过散射来确认那个“葡萄干布丁”的大小和性质.但是,极为不可思议的情况出现了：有少数α粒子的散射角度是如此之大,以致超过90度.对于这个情况,卢瑟福自己描述得非常形象：“这就像你用十五英寸的炮弹向一张纸轰击,结果这炮弹却被反弹了回来,反而击中了你自己一样”.
卢瑟福发扬了亚里士多德前辈“吾爱吾师,但吾更爱真理”的优良品格,决定修改汤姆逊的葡萄干布丁模型.他认识到,α粒子被反弹回来,必定是因为它们和金箔原子中某种极为坚硬密实的核心发生了碰撞.这个核心应该是带正电,而且集中了原子的大部分质量.但是,从α粒子只有很少一部分出现大角度散射这一情况来看,那核心占据的地方是很小的,不到原子半径的万分之一.
于是,卢瑟福在次年（1911）发表了他的这个新模型.在他描述的原子图象中,有一个占据了绝大部分质量的“原子核”在原子的中心.而在这原子核的四周,带负电的电子则沿着特定的轨道绕着它运行.这很像一个行星系统（比如太阳系）,所以这个模型被理所当然地称为“行星系统”模型.在这里,原子核就像是我们的太阳,而电子则是围绕太阳运行的行星们.
但是,这个看来完美的模型却有着自身难以克服的严重困难.因为物理学家们很快就指出,带负电的电子绕着带正电的原子核运转,这个体系是不稳定的.两者之间会放射出强烈的电磁辐射,从而导致电子一点点地失去自己的能量.作为代价,它便不得不逐渐缩小运行半径,直到最终“坠毁”在原子核上为止,整个过程用时不过一眨眼的工夫.换句话说,就算世界如同卢瑟福描述的那样,也会在转瞬之间因为原子自身的坍缩而毁于一旦.原子核和电子将不可避免地放出辐射并互相中和,然后把卢瑟福和他的实验室,乃至整个英格兰,整个地球,整个宇宙都变成一团混沌.
不过,当然了,虽然理论家们发出如此阴森恐怖的预言,太阳仍然每天按时升起,大家都活得好好的.电子依然快乐地围绕原子打转,没有一点失去能量的预兆.而丹麦的年轻人尼尔斯.玻尔照样安安全全地抵达了曼彻斯特,并开始谱写物理史上属于他的华彩篇章.
玻尔没有因为卢瑟福模型的困难而放弃这一理论,毕竟它有着α粒子散射实验的强力支持.相反,玻尔对电磁理论能否作用于原子这一人们从未涉足过的层面,倒是抱有相当的怀疑成分.曼彻斯特的生活显然要比剑桥令玻尔舒心许多,虽然他和卢瑟福两个人的性格是如此不同,后者是个急性子,永远精力旺盛,而他玻尔则像个害羞的大男孩,说一句话都显得口齿不清.但他们显然是绝妙的一个团队,玻尔的天才在卢瑟福这个老板的领导下被充分地激发出来,很快就在历史上激起壮观的波澜.