北京白癜风医院 http://www.csjkc.com/m/原子是什么?从一个古老的哲学问题说起,庄子曾说:“一尺之棰,日取其半,万世不竭。”一根一尺长的棍子,不断取走其中一半,是不是永远也无法穷尽?
古希腊人德谟克利特解决了这个问题,他指出:世界由虚空和原子组成,原子是最小的组成物质的实体,是不可分割的。
在西方,最早的原子论创始人是古希腊人留基伯(Leucippus,公元前~年),他是德谟克利特的老师,留基伯的学说由德谟克利特继承并发展完善,因此德谟克利特被认为是原子论的主要代表人物。
留基伯认为原子是最小的,不可分割的物质粒子,原子之间存在着虚空,无数原子自古以来就存在于虚空中,既不能创生,也不能毁灭,它们在无垠的虚空中运动构成万物。
德谟克利特认为万物的本源是原子和虚空,他指出原子的根本特性是充满和坚实,即原子内部没有空隙,是坚固的,不可入的,因而是不可分的。他还认为原子是永恒的,不生不灭的,在数量上是无限的,并且原子处于不断的运动状态中,它的唯一运动形式是振动,由于它的体积极小,我们用肉眼无法观测到。
德谟克利特认为的虚空是绝对的虚无,是原子的运动场所,原子叫做存在,虚空叫做非存在,但是非存在不等于不存在,只是相对于充实的原子而言,虚空是没有充实性的。虽然他从哲学的角度定义了原子,但是这样的概念仍然很模糊。
具有现代意义的原子学说是在年被提出的,英国化学家,物理学家约翰·道尔顿(JohnDalton,年9月6日~年7月26日)认为原子是一个实心小球,自此之后,不仅开创了化学的新时代,也把原子从哲学层面提升到物理层面。
年,约瑟夫·约翰·汤姆逊(ThomsonJosephJohn,年12月18日~年8月30日)进一步研究,创立了新的原子模型,称为汤姆逊原子模型。
汤姆逊原子模型的建立是以他的实验为基础,年,他在研究稀薄气体放电的实验中,证明了电子的存在,并测定了电子的荷质比,他的这一发现轰动了整个物理学界,汤姆逊因为发现电子荣获了年诺贝尔物理学奖。
电子被发现以后,汤姆逊认为电子也是原子的组成部分,由于电子带负电,而原子呈电中性,于是汤姆逊推断原子中还含有带正电的物质,此时令汤姆逊感到疑惑的问题是:它们是如何构成原子的呢?
为了解决这个问题,他设计了一个方案,他认为原子是一个球体,正电荷均匀的分布在整个球内,形成一个正电荷球,电子则像一粒粒葡萄干镶嵌在正电荷球里,看上去像镶嵌着葡萄干的面包一样,这样的模型被称为葡萄干布丁原子模型。
直到年,新的实验促使了原子核式结构的诞生,原子核式结构是世界著名物理学家欧内斯特·卢瑟福(ErnestRutherford,年8月30日~年10月19日)提出的,他在年进行了一项α粒子散射实验,实验结果显示原子内部大部分是空的。
卢瑟福的实验设计思路是让α粒子通过一条狭缝,然后打在很薄的约为1um的金箔上,在金箔周围放置荧光屏,荧光屏可以记录下粒子打在屏幕上的点迹,这些点迹记录下了α粒子通过金箔后的偏转角度,卢瑟福的整个实验是在真空中进行的。
他根据汤姆逊的理论,电子的质量很小,对α粒子的运动方向不会发生明显的影响,由于正电荷的均匀分布,α粒子所受的库仑力也很小,卢瑟福据此断定α粒子的偏转角度不会很大。
然而,通过实验发现,结论和自己的预测相差甚远,他在观察荧光片中得出了几点事实:
一绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿着原来的方向前进。
二少数α粒子发生了较大的偏转。
三极少数α粒子偏转角度超过90度。
四有的甚至几乎达到度。
卢瑟福对实验结果做了一番详细的分析,实验的第一个结论说明了原子中绝大部分是空的。第二和第三个结论说明了α粒子受到较大的库伦力作用。第四个结论则说明α粒子在原子中碰到了比它质量大的多的东西,被反弹回来。
根据这些结论,卢瑟福开始猜测原子结构模型,他认为原子的中心存在着质量很大的原子核,而在原子核的四周,带负电的电子则沿特定的轨道绕着原子核运行,就像一个行星系统,当时的这个模型也被人们称为行星系统模型。
自此以后,具有科学意义的原子模型建立了起来。