第13o章原子研究与量子力学
从汤姆逊的办公室出来后,李奇维就开始了忙碌的工作。
李奇维一边梳理着原子物理学的展史,一边在撰写自己的博士论文。
这是他前世养成的习惯。
他喜欢先从宏观层面,把握住物理理论的展脉络,理清各理论之间的先后关系。
只有这样,在学习的过程中,才不会被各种人物名字和学说,搞得眼缭乱,分不清重点。
相对论的展比较单一清晰,没什么可说的。
但是量子力学及原子结构,就非常复杂,涌现出的大神也最多。
公元前4oo年,希腊哲学家德谟克利特提出了【原子】的概念,他认为万物由原子构成。
16-17世纪,自然科学体系建立后,科学家通过实验,证实了原子是一种真实存在的物质。
此后一段时间,原子一直都是化学家的研究领域。
1789年,法国化学家拉瓦锡定义了原子一词,从此,原子就用来表示化学变化中的最小单位。
18o3年,英国物理学家和化学家,道尔顿,在总结前人成果的基础上,创立了著名的原子学说。
该学说认为原子就是小到极致的实心球体,本身不带电,里面什么都没有。
道尔顿还测量了不同原子的质量,他以氢原子的质量为1,规定了其他原子相比氢原子的相对质量。
当然他的测量结果非常粗糙,但也激了人们对于原子结构的研究热情。
1827年,英国植物学家布朗,用显微镜观察现,灰尘在水面上会生不规则运动。
这进一步证明了微粒学说,这一现象也被称为布朗运动。
1877年,德绍尔克思提出,布朗运动是由水分子的热运动导致的。
值得一提的是,在德绍尔克思的基础上,爱因斯坦目前的博士论文,其中一部分内容就是为了解释布朗运动的。
他也从理论上证明了原子是一种真实存在。
尽管有不少新的现象,但是从道尔顿以来,原子不可再分的观点一直影响着物理学家。
直到1897年,汤姆逊现了电子,这才证明原子内部还有细分结构。
原子本身不带电,而电子又带负电,说明原子内部存在带正电的东西。
它们与电子所带负电荷正好中和,使得原子呈中性。
于是,关于原子内部结构的研究,吸引很多物理学家的加入。
真实历史上:
1911年,卢瑟福通过a粒子轰击金原子的散射实验,证明了原子内部又分为电子和原子核。(现由李奇维提出)
1913年,英国化学家索迪,提出了同位素的概念。
他认为在元素周期表里存在位置相同,而相对原子质量不同的原子。
紧接着,汤姆逊明质谱仪,现了几十种不同元素的同位素。
1919年,卢瑟福又通过a粒子轰击氮原子核,现原子核由质子组成。
1932年,卢瑟福的学生,英国物理学家查德威克,用a粒子轰击铍原子核,又现了中子的存在。
物理学家这才搞清楚同位素的本质,即原子的质子数相同,但中子数不同,这些原子互称同位素。
后来现,铀原子存在三种天然同位素:u234、u235、u238。
其中u235是最重要的一种同位素,影响了世界。
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