原子模型历史演变

原子模型历史演变第一页，共19页。原子模型的历史演变by—wait第二页，共19页。前言早在几千年前，人们就有物质是由离散单元组成且能够被任意分割的概念，但这些想法只是基于抽象的、哲学的推理，而非实验和实验观察。随着时间的推移以及文化及学派的转变，哲学上原子的性质也有着很大的改变。由古希腊人留基伯（公元前500—约公元前440年）提出的原子论让原子的性质有哲学上转为科学上。第三页，共19页。随后留基伯的学生德谟克利特认为,万物的本原或根本元素是“原子”和“虚空”。其中“原子”在希腊文中是“不可分”的意思。德谟克利特用这一概念来指称构成具体事物的最基本的物质微粒。在这时原子由哲学上的概念转为科学上的物质。第四页，共19页。原子模型的发展

从原子的提出到现在，原子模型的发展经历了几个发展阶段。先是1808年由道尔顿提出的道尔顿模型：原子是一个坚硬的小球；然后是1879年由汤姆生提出的汤姆生模型：原子是一个带正电荷的球，电子镶嵌在里面，原子好似一块“不满浆果的松糕”（也叫松糕模型）；再到1911年汤姆生的学生卢瑟福提出的卢瑟福模型：原子的大部分体积是空的，电子随意的围绕着一个带正电荷的很小的原子核运转；接着就是1913年波尔提出的波尔模型：电子不是随意占据在原子核的周围，而是在固定的层面上运动，当电子从一个层面跃迁到另一个层面时，原子便吸收或释放能量；最后就是20世纪20年代以来现代模型（电子云模型）电子绕核运动形成一个带负电荷的云团，在一个确定电子的时刻不能精确测定电子的确切位置第五页，共19页。道尔顿模型

约翰·道尔顿（公元1766～公元1844）英国化学家和物理学家，在19世纪初把原子假说引入了科学主流。他所提供的关键的学说，使化学领域自那时以来有了巨大的进展。附带一提的是道尔顿患有色盲症。第六页，共19页。道尔顿模型理论总结为如下三点：

①原子都是不能再分的粒子；

②同种元素的原子的各种性质和质量都相同；

③原子是微小的实心球体。第七页，共19页。汤姆生模型

约瑟夫·约翰·汤拇逊1856年—1940年，著名的英国物理学家，以其对电子和同位素的实验著称。他是电子发现者、第三任卡文迪许实险室主任。1897年汤姆生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，这一试验轰动了物理界。

第八页，共19页。汤姆生的松糕模型

①电子是平均的分布在整个原子上的，就如同散布在一个均匀的正电荷的海洋之中，它们的负电荷与那些正电荷相互抵消。

②在受到激发时，电子会离开原子，产生阴极射线。第九页，共19页。汤姆生模型存在的缺陷汤姆生提出的汤姆生模型已经比道尔顿模型更进一步，说明了原子并不是不能再分的物质，原子里还有正电荷和负电荷，但这也说明汤姆生模型的局限性，那就是只能说明了原子中有电子的存在和电子带负电,不能正确表示原子的结构。后来卢瑟福提出的原子模型就完善了这个缺陷。第十页，共19页。卢瑟福模型欧内斯特·卢瑟福生于1871年，卒于1937年。是新西兰科学家。1895年在新西兰大学毕业后，获得英国剑桥大学的奖学金进入卡文迪许实验室，成为汤姆孙的研究生。提出了原子结构的行星模型，为原子结构的研究做出很大的贡献。被称为近代原子核物理学之父。第十一页，共19页。卢瑟福模型的发现

1911年，卢瑟福根据α粒子散射实验现象提出原子核式结构模型。1919年，卢瑟福做了用α粒子轰击氮核的实验。他从氮核中打出的一种粒子，并测定了它的电荷与质量，它的电荷量为一个单位，质量也为一个单位，而这个粒子就是质子。他通过α粒子为物质所散射的研究，无可辩驳的论证了原子的核模型，因而一举把原子结构的研究引上了正确的轨道，而且还导致玻尔提出背离经典物理学的革命性的量子假设，成为量子力学的先驱。第十二页，共19页。①原子的大部分体积是空的；②在原子的中心有一个很小的原子核；③原子的全部正电荷在原子核内，且几乎全部质量均集中在原子核内部。带负电的电子在核空间进行绕核运动。第十三页，共19页。玻尔模型玻尔出生在哥本哈根的一个教授家庭，1911年获哥本哈根大学博士学位。1912年3-7月曾在卢瑟福的实验室进修，在这期间孕育了他的原子理论。玻尔首先把普朗克的量子假说推广到原子内部的能量，来解决卢瑟福原子模型在稳定性方面的困难第十四页，共19页。①行星模型：

氢原子核外电子是处在一定的线性轨道上绕核运行的，正如太阳系的行星绕太阳运行一样。②定态假设

氢原子的核外电子在轨道上运行时具有一定的、不变的能量，不会释放能量，这种状态被称为定态。能量最低的定态叫做基态；能量高于基态的定态叫做激发态。③量子化条件

氢原子核外电子的轨道不是连续的，而是分立的。④跃迁规则

电子吸收光子就会跃迁到能量较高的激发态，反过来，激发态的电子会放出光子，返回基态或能量较低的激发态；光子的能量为跃迁前后两个能量之差第十五页，共19页。现代模型（电子云模型）到了近代，人们对原子的认识又更进一步，提出了电子云模型。电子云是1926年奥地利学者薛定谔在德布罗伊关系式的基础上，对电子的运动做了适当的数学处理，提出了二阶偏微分的的著名的薛定谔方程式，这条薛定谔为今后的量子力学奠定了坚实的基础。第十六页，共19页。也就是在玻尔模型的基础上对电子用统计的方法，在核外空间分布方式的形象描绘，因为电子具有有波粒二象性，它不像宏观物体的运动那样有确定的轨道，因此画不出它的运动轨迹。第十七页，共19页。随着时间的推