我们都见过虚张声势的好处。以前人们认为电子在原子都是带正电荷的就像布丁里的李子。换句话说,人们认为,正电荷存在于整个原子中,负电子不均匀地分布在原子上,就像布丁里的李子。这个原子模型的概念被称为原子布丁中的李子模型。这个概念是由j。j。汤姆森提出的,他也是电子的发明者。作为根据布丁模型中的李子,原子的正电荷和负电荷分布在整个原子体中,原子中不应存在任何集中质量。
1899年,曼彻斯特大学的欧内斯特·卢瑟福(Ernest Rutherford)发现了阿尔法粒子,它是铀等放射性物质释放出的带正电荷的氦离子。当这些阿尔法粒子撞击到硫化锌涂层的屏幕上时,就会产生亮点。由于原子中没有集中质量,因此人们预测,如果一层薄薄的金属箔被带正电的阿尔法粒子轰击,那么所有这些阿尔法粒子都会通过箔,而不会在它们的运动路径上发生很大偏移。
的小电场在原子中发展起来,对粒子的运动影响不大。所以预测可能小于1o粒子运动路径的偏转。这个预测启发了欧内斯特·卢瑟福进行实验来验证原子布丁中的李子模型。他指示他的同事欧内斯特·马斯登和汉斯·盖格用阿尔法粒子轰击一个薄薄的金属箔来验证这个预测。根据指示,欧内斯特·马斯登和汉斯·盖格进行了一项实验,创造了历史。他们在阿尔法射线枪前面放了一层很薄的金色薄膜。他们还在金膜周围放置了一个硫化锌屏幕,当阿尔法粒子撞击到金膜上时,观察它上面的亮点。他们在一间暗室里进行实验。他们在实验中观察到,正如预测的那样,阿尔法粒子穿过薄膜并撞击薄膜后面的硫化锌屏。
但在计算了屏幕上的亮点之后,他们发现了一个意想不到的结果。所有的粒子并没有像预期的那样以直线的方式穿过箔。被轰击的阿尔法粒子在穿过金箔时,很少有一部分改变了它们的旅行方式。不仅粒子偏离了它们的方向,而且只有很少的粒子直接反弹回源或阿尔法枪。在对观察结果进行详细研究后,欧内斯特·马斯登和汉斯·盖格向欧内斯特·卢瑟福提交了一份报告。在观察和研究他们的报告后,卢瑟福预测了一个不同的模型原子,被称为卢瑟福原子模型.
他预测,直接反弹回来的粒子一定是与一些更重的质量相撞,而这些质量应该是带正电荷的。这也发现了一些被转移的粒子没有反弹,但它们有一个非常大的转移角。通过观察不同的转移角度和随着这些角度转移的粒子数,他预测,正阿尔法粒子也受到一个相对较大的集中正电荷的影响。他说,在一个原子中,质量和正电荷的浓度是相同的,这是在原子的中心,他称之为原子核。他还指出,除了中央原子核外,整个原子空间都是空的。
在金箔实验之后,卢瑟福给出了一个更真实的原子模型。这种模型也被称为核原子模型或原子的行星模型.这个模型给出的年份是1911年。根据卢瑟福的原子模型在美国,一个原子的全部质量几乎都集中在这个原子核里。这个原子核是带正电的,被微小的带负电的光粒子包围着,这些粒子叫做电子。这些电子围绕原子核运行,就像行星在行星系统中围绕太阳运行一样。这就是为什么这个模型也被称为原子的行星模型.
原子核的半径大约是10-13厘米。电子绕原子核运动的圆周路径半径约为10-12年厘米是电子的直径。的半径原子大约是10-8厘米。因此,就像一个行星系统一样,原子也具有极其开放的性质,因此它可以被各种高速的粒子穿透。卢瑟福的行星原子模型如下图所示
一种引力存在于带正电的原子核和带负电的围绕原子核运动的电子之间。这种带正电的原子核和带负电的电子之间的静电力类似于太阳和围绕太阳运转的行星之间的引力。这颗行星的大部分原子都是开放空间,没有任何物质电阻对于带正电荷的微小粒子,如阿尔法粒子的通过。
原子核很小,密度大,带正电荷,这导致了带正电荷的粒子的散射。这种带正电的阿尔法粒子被带正电的原子核散射的现象,解释了Ernest Rutherford观察到的带正电的阿尔法粒子被金箔散射的现象。的欧内斯特·卢瑟福原子模型成功替换原子模型汤姆森的葡萄干布丁模型由英国物理学家j·j·汤姆森爵士所作。
根据卢瑟福的原子模型,电子不依附于原子的质量。电子要么在空间中静止不动,要么围绕原子核沿圆周轨道旋转。但是如果电子是静止的,它们一定会由于电子和原子核之间的引力而落到原子核上。另一方面,如果电子沿圆周轨道运动,那么根据电磁理论,电子的加速电荷会不断地失去能量,进入原子核,如图所示,卢瑟福原子模型不能解释为什么电子没有落入带正电荷的原子核中。
因此,卢瑟福的原子模型的缺陷可以描述为-
- 的卢瑟福的原子模型不能解释轨道上的电子分布。
- 卢瑟福的原子模型并不能解释原子作为一个整体。
上述缺点卢瑟福的原子模型克服了玻尔的原子模型(1913)。