原子吸收考試題(關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的選擇題)

1.關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的選擇題

選c 原子結(jié)構(gòu) 眾所周知，電子是帶負電的，顯然，原子中應該存在帶正電的物質(zhì)，湯姆孫提出了一種“葡萄干布丁模型”，他假設原子的正電荷均勻分布在整個原子球體內(nèi)，而電子是鑲嵌在其中的，為了能夠解釋元素周期表，他進一步假定電子分布在一些同心圓上，每個環(huán)上存在有限個電子。

這一模型不久就被他的學生盧瑟福推翻了。在當時，X射線與放射性剛發(fā)現(xiàn)不久，是當時研究的熱點。

盧瑟福在X射線與放射性方面做出過許多突出貢獻，尤其是他發(fā)現(xiàn)了放射性射線的三種成分：α射線，β射線，γ射線，而且證明了α射線就是氦離子。 盧瑟福利用鐳放射出的高能α粒子作炮彈轟擊各種原子，通過測量出射的α粒子的角分布來研究α粒子與物質(zhì)的相互作用。

1909年，他的學生蓋革和馬斯頓等在實驗中發(fā)現(xiàn)有約八千分之一的粒子被反射回來。這一實驗直接否定了湯姆孫的葡萄干模型，通過嚴謹?shù)睦碚撏茖?，盧瑟福于1911年提出了原子的有核模型。

他認為原子幾乎所有的質(zhì)量和全部電荷都集中在一個非常小的體積內(nèi)，稱作原子核，電子在核外繞核運動。為了證明這一理論，他們又經(jīng)過了無數(shù)的反復實驗，最后以嚴格的、確鑿的實驗結(jié)果證實了散射理論與有核模型。

盧瑟福的學生中有十幾位諾貝爾獎獲得者，著名的有玻爾、查德威克、科克羅夫特、卡皮察、哈恩等，原子核發(fā)現(xiàn)后，盧瑟福于1919年利用α射線轟擊氮原子核，在人類歷史上首次實現(xiàn)了“煉金術(shù)”，第一次實現(xiàn)了核反應。從此元素在也不是永恒不變的東西了。

盧瑟福通過一系列核反應發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子也就是氫離子是一切原子核的組成成分，并預言了中子，中子后來由他的學生查德威克發(fā)現(xiàn)，并且最終確立了以質(zhì)子和中子為基礎(chǔ)的原子核結(jié)構(gòu)模型。泡利不相容原理建立之后，元素周期律也得到了解釋。

盧瑟福后來被稱為核物理之父。當然，就在英國轟轟烈烈的時候，不要忘記法國的居里夫婦，因為盧瑟福一系列發(fā)現(xiàn)所需要的原子炮彈就是放射性元素（尤其是鐳）放出的α粒子。

此時的法國成立了居里實驗室，居里因車禍喪生，瑪麗因在放射性方面的成就再獲諾貝爾化學獎，有名著《放射性通論》傳世，居里實驗室后由小居里夫婦：約里奧.居里和伊萊娜.居里主持，同樣人才濟濟，與三大圣地相比也毫不遜色。小居里夫婦運氣差了一點，發(fā)現(xiàn)中子被查德威克搶了先，發(fā)現(xiàn)正電子被安德森搶了先，發(fā)現(xiàn)核裂變被哈恩搶了先，機遇稍縱即逝。

不過最后終于因為人工放射性的發(fā)現(xiàn)而獲得了諾貝爾獎。如今放射性同位素已經(jīng)達到了幾千種，絕大多數(shù)都是人工產(chǎn)生的，這要歸功于小居里夫婦。

有核模型在實驗上取得了成功，但與當時的基礎(chǔ)理論存在嚴重的沖突。按經(jīng)典電動力學，由于電子作圓周運動，一定會輻射電磁波，由于損失了能量，會在1ns時間內(nèi)落入原子核，同時發(fā)射連續(xù)光譜。

也就是說，理論上根本就不可能存在原子這種東西。但是原子的確存在，而且是穩(wěn)定的，發(fā)射線狀光譜，有大量的實驗事實和整個化學的支持。

1911年，一個26歲的丹麥年輕人來到劍橋，隨后轉(zhuǎn)到曼徹斯特的盧瑟福實驗室，從而了解到了原子核這一驚人發(fā)現(xiàn)。最終，他找到了有核模型的一個根本性的修正方法，既能說明原子的穩(wěn)定性，又可以計算原子的半徑。

他就是與愛因斯坦齊名的尼爾斯.玻爾。 1885年，瑞士的一位數(shù)學教師巴爾末發(fā)現(xiàn)了氫原子可見光譜的一個經(jīng)驗公式，后由瑞典物理學家里德伯推廣為里德伯公式。

1900年，德國物理學家普朗克提出了能量量子化的概念，解釋了黑體輻射譜。1905年，愛因斯坦提出了光量子概念。

這些結(jié)論給玻爾很大的啟發(fā)。在這些啟示下，玻爾于1913年將量子化的概念用到原子模型中，提出了玻爾的氫原子模型。

這一模型的關(guān)鍵是玻爾引入的三個假設。定態(tài)假設：電子只能在一些分立的軌道上運動，而且不會輻射電磁波。

頻率條件假設：能級差與原子吸收（或放出）的光子能量相同。角動量量子化假設：電子的角動量是約花普朗克常數(shù)的整數(shù)倍。

通過一系列推導，氫光譜之謎逐漸浮出水面，取得了巨大成功。玻爾因此榮獲1922年諾貝爾獎。

盡管玻爾模型現(xiàn)在看來是比較粗糙的，但它的意義并不在于模型本身，而在于建立模型時引入的概念：定態(tài)、能級、躍遷等。玻爾引入了對應原理，協(xié)調(diào)了氫原子模型與經(jīng)典力學間的沖突。

玻爾成功后，拒絕了導師盧瑟福的邀請，回到祖國，并在哥本哈根成立了研究所（后改名為玻爾研究所），玻爾研究所吸引了一大批來自世界各地的優(yōu)秀青年物理學家，其中就包括量子論的創(chuàng)始人海森伯、泡利和狄拉克，形成了濃郁的學術(shù)氣氛，此時的哥本哈根開始了對基本物理規(guī)律的探索。 直到現(xiàn)在，物理學仍然大體可以分為兩派，一派是以愛因斯坦為代表的經(jīng)典物理學派，成員大致有普朗克、德布羅意、薛定鄂等；一派是以玻爾為首的哥本哈根學派，成員大致有波恩、海森伯、泡利、狄拉克等。

自然，這場爭論還沒有結(jié)果。那么即玻爾氫原子之后，物理學又發(fā)生了什么變化？兩位科學巨人爭論的焦點又是什么？。