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梅子布丁模型

梅子布丁模型(英语:Plum pudding model,又称枣糕模型葡萄干布丁模型汤姆孙模型等)是1904年约瑟夫汤姆孙提出的原子结构模型。

梅子布丁模型,又称枣糕模型、葡萄干蛋糕模型、汤姆孙模型、洋李布丁模型等,是早期量子力学里一种原子模型。1897年,约瑟夫汤姆孙突破性地从阴极射线中,发现了电子的存在。在这历史性的大发现之后,他开始极力反对原子的道尔顿模型。他认为原子不是不可分的;包含在原子内的,是带着负电荷的电子,可以从原子中移开。1904年,汤姆孙创立了原子的梅子布丁模型。这模型是由许多电子(那时,汤姆孙称之为粒子)平衡地悬浮移动于带正电荷的浓汤或云球里,就好像带负电荷的梅子分布于带正电荷的布丁里.这些粒子被认为分布于几个同心圆球面。 [1]

假若梅子布丁模型是正确的,由于正电荷完全均匀地散开,而不是集中于一个原子核,库仑位势的变化不会很大,通过这位势的阿尔法粒子,其移动方向应该只会有小角度改变。 [2]

然而,他们得到的实验结果非常诡异,大约每8000个阿尔法粒子,就有一个粒子的移动方向会有很大角度的改变(超过90°);而其它粒子都直直地通过位势,方向没有任何改变。从这结果,1911年,欧尼斯特卢瑟福发表了卢瑟福模型,大多数的质量,都集中于一个很小的正价区域(原子核);电子则包围在区域的外面。当一个(正价)阿尔法粒子移动到非常接近原子核,它会被很强烈的排斥,以大角度反弹。原子核的小尺寸解释了为什么只有少数的阿尔法粒子被这样排斥。

1913年,尼尔斯玻尔发表了玻尔模型。在原子内部,电子环绕着原子核作轨道运动。这运动是稳定的.只有在吸收或发射固定能量的电磁波时,电子才能够改变轨道。

汤姆孙的论文发表於哲学杂志的1904年3月刊,那时候最权威的英国科学期刊。汤姆孙阐明:我们假定,在原子的内部,有几个粒子,移动于一个正电荷均匀分布的圆球.我们需要解答的问题是 (1) 原子的内部结构细节,也就是说,粒子怎样摆设自己于圆球内? (2) 这结构会给予原子什么样的性质?

在汤姆孙模型里,自由的移动于正价的布丁或云球之间的电子,为了要维持稳定平衡,会自动地移动于一个圆球面。这圆球面是一系列同心的圆球面中间的一个。假若,一个电子往外移动,离开圆球面,它会感觉到有一股力量将它往球心拉引,因为,在它所处的球面,内部会有更多量的正电荷(参阅高斯定律)。所以,它必定会稳定的移动于同一个圆球面。另外,电子与电子之间的排斥作用也提供了更多稳定效应。

每一个圆球面有其伴随的能量。电子从一个圆球面往内跃迁至另一个圆球面,会释放能量,因而会产生光谱。汤姆孙尝试将模型计算结果匹配几个重要的谱线,可是并没有得到显著的成功。虽然如此,汤姆孙模型(还有1904年长冈半太郎的半太郎模型,一个从麦克斯韦的土星环稳定理论得到的点子,模拟土星环的原子模型。)预告了后来更成功的,太阳系统似的玻尔模型。

1897年,约瑟夫汤姆孙突破性地从阴极射线中,发现了电子的存在。在这历史性的大发现之后,他认识到原子的道尔顿模型是错误的,原子可以分割;原子有带着负电荷的电子,可以从原子中移开。1904年,汤姆孙设计了原子的梅子布丁模型。这模型是由许多电子(那时,汤姆孙称之为粒子。虽然乔治斯托尼已建议称呼带负电荷的粒子为电子。),电平衡地悬浮移动于带正电荷的浓汤或云球里,就好像带负电荷的梅子分布于带正电荷的布丁里.这些粒子被认为分布于几个同心圆球面。 [2]

汤姆孙的论文发表於哲学杂志的1904年3月刊,那时候最权威的英国科学期刊。汤姆孙阐明:

我们假定,在原子的内部,有几个粒子,移动于一个正电荷均匀分布的圆球.我们需要解答的问题是 (1) 原子的内部结构细节,也就是说,粒子怎样摆设自己于圆球内? (2) 这结构会给予原子什么样的性质?

在汤姆孙模型里,自由的移动于正价的布丁或云球之间的电子,为了要维持稳定平衡,会自动地移动于一个圆球面。这圆球面是一系列同心的圆球面中间的一个。假若,一个电子往外移动,离开圆球面,它会感觉到有一股力量将它往球心拉引,因为,在它所处的球面,内部会有更多量的正电荷(参阅高斯定律)。所以,它必定会稳定的移动于同一个圆球面。另外,电子与电子之间的排斥作用也提供了更多稳定效应。

每一个圆球面有其伴随的能量。电子从一个圆球面往内跃迁至另一个圆球面,会释放能量,因而会产生光谱。汤姆孙尝试将模型计算结果匹配几个重要的谱线,可是并没有得到显著的成功。虽然如此,汤姆孙模型(还有1904年长冈半太郎的半太郎模型,一个从麦克斯韦的土星环稳定理论得到的点子,模拟土星环的原子模型。)预告了后来更成功的,太阳系统似的玻尔模型。

1909年,在欧内斯特卢瑟福的指导下,汉斯盖革和欧内斯特马士登发射阿尔法粒子射束于很薄很薄,只有几个原子厚度的金箔纸。这就是著名的卢瑟福散射。假若梅子布丁模型是正确的,由于正电荷完全均匀地散开,而不是集中于一个原子核,库仑位势的变化不会很大,通过这位势的阿尔法粒子,其移动方向应该只会有小角度改变。

然而,他们得到的实验结果与梅子布丁模型预测的结果不同,大约每8000个阿尔法粒子,就有一个粒子的移动方向会有很大角度的改变(超过90°);而其它粒子都径直通过位势,方向没有任何改变。因此,汤姆森的梅子布丁模型被抛弃。

1911年,欧内斯特卢瑟福发表了卢瑟福模型,大多数的质量,都集中于一个很小的正价区域(原子核);电子则包围在区域的外面。当一个(正价)阿尔法粒子移动到非常接近原子核,它会被很强烈的排斥,以大角度反弹。原子核的小尺寸解释了为什么只有少数的阿尔法粒子被这样排斥。 [3]

1913年,尼尔斯玻尔发表了玻尔模型。在原子内部,电子环绕着原子核作轨道运动,就像行星环绕着恒星作轨道运动。 [3]


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