原子吸收考試題(關(guān)于原子結構的選擇題)

1.關(guān)于原子結構的選擇題

選c 原子結構 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(gè)原子球體內，而電子是鑲嵌在其中的，為了能夠解釋元素周期表，他進(jìn)一步假定電子分布在一些同心圓上，每個(gè)環(huán)上存在有限個(gè)電子。

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

盧瑟福在X射線(xiàn)與放射性方面做出過(guò)許多突出貢獻，尤其是他發(fā)現了放射性射線(xiàn)的三種成分：α射線(xiàn)，β射線(xiàn)，γ射線(xiàn)，而且證明了α射線(xiàn)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(guò)測量出射的α粒子的角分布來(lái)研究α粒子與物質(zhì)的相互作用。

1909年，他的學(xué)生蓋革和馬斯頓等在實(shí)驗中發(fā)現有約八千分之一的粒子被反射回來(lái)。這一實(shí)驗直接否定了湯姆孫的葡萄干模型，通過(guò)嚴謹的理論推導，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(gè)非常小的體積內，稱(chēng)作原子核，電子在核外繞核運動(dòng)。為了證明這一理論，他們又經(jīng)過(guò)了無(wú)數的反復實(shí)驗，最后以嚴格的、確鑿的實(shí)驗結果證實(shí)了散射理論與有核模型。

盧瑟福的學(xué)生中有十幾位諾貝爾獎獲得者，著(zhù)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)現后，盧瑟福于1919年利用α射線(xiàn)轟擊氮原子核，在人類(lèi)歷史上首次實(shí)現了“煉金術(shù)”，第一次實(shí)現了核反應。從此元素在也不是永恒不變的東西了。

盧瑟福通過(guò)一系列核反應發(fā)現了質(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(lái)由他的學(xué)生查德威克發(fā)現，并且最終確立了以質(zhì)子和中子為基礎的原子核結構模型。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(lái)被稱(chēng)為核物理之父。當然，就在英國轟轟烈烈的時(shí)候，不要忘記法國的居里夫婦，因為盧瑟福一系列發(fā)現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(shí)的法國成立了居里實(shí)驗室，居里因車(chē)禍喪生，瑪麗因在放射性方面的成就再獲諾貝爾化學(xué)獎，有名著(zhù)《放射性通論》傳世，居里實(shí)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(diǎn)，發(fā)現中子被查德威克搶了先，發(fā)現正電子被安德森搶了先，發(fā)現核裂變被哈恩搶了先，機遇稍縱即逝。

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

有核模型在實(shí)驗上取得了成功，但與當時(shí)的基礎理論存在嚴重的沖突。按經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)，由于電子作圓周運動(dòng)，一定會(huì )輻射電磁波，由于損失了能量，會(huì )在1ns時(shí)間內落入原子核，同時(shí)發(fā)射連續光譜。

也就是說(shuō)，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，而且是穩定的，發(fā)射線(xiàn)狀光譜，有大量的實(shí)驗事實(shí)和整個(gè)化學(xué)的支持。

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

他就是與愛(ài)因斯坦齊名的尼爾斯.玻爾。 1885年，瑞士的一位數學(xué)教師巴爾末發(fā)現了氫原子可見(jiàn)光譜的一個(gè)經(jīng)驗公式，后由瑞典物理學(xué)家里德伯推廣為里德伯公式。

1900年，德國物理學(xué)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(ài)因斯坦提出了光量子概念。

這些結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(gè)假設。定態(tài)假設：電子只能在一些分立的軌道上運動(dòng)，而且不會(huì )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(dòng)量量子化假設：電子的角動(dòng)量是約花普朗克常數的整數倍。

通過(guò)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。

盡管玻爾模型現在看來(lái)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(shí)引入的概念：定態(tài)、能級、躍遷等。玻爾引入了對應原理，協(xié)調了氫原子模型與經(jīng)典力學(xué)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(lái)自世界各地的優(yōu)秀青年物理學(xué)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(xué)術(shù)氣氛，此時(shí)的哥本哈根開(kāi)始了對基本物理規律的探索。 直到現在，物理學(xué)仍然大體可以分為兩派，一派是以愛(ài)因斯坦為代表的經(jīng)典物理學(xué)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(xué)派，成員大致有波恩、海森伯、泡利、狄拉克等。

自然，這場(chǎng)爭論還沒(méi)有結果。那么即玻爾氫原子之后，物理學(xué)又發(fā)生了什么變化？?jì)晌豢茖W(xué)巨人爭論的焦點(diǎn)又是什么？。