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『原子』如果有一天地球只剩下你一个人，你会留下这句话吗？( 二 )


1911年 ， 卢瑟福和他的两个学生 ， 在用 "阿尔法粒子“ 撞击金箔时发现 ， 有些粒子穿过了金箔薄片 ， 有些粒子偏离了方向 ， 还有些直接就反射回来了 。 这个发现 ， 卢瑟福感到非常震惊 。"阿尔法粒子“的能量非常高 ， 打在这样一层薄薄的金箔纸上 ， 它怎么可能反射回来呢?这就像你用子弹射击一张纸时 ， 子弹竟然会反弹回来一样不可思议 。 出现这种情况唯一的可能性 ， 就是这张纸中散布着一些非常坚硬的东西 。 于是卢瑟福断定 ， 原子内部还有其他的结构 ， 这些坚硬的东西应该就是原子的核 。
『原子』如果有一天地球只剩下你一个人，你会留下这句话吗？
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经过多次的实验研究 ， 卢瑟福发现原子的重量几乎都集中在中间这个极小的原子核上面 。 因为"阿尔法粒子“带的是正电 ， 所以只有正好撞向带有正电的原子核时才会反射回来 ， 而那些靠近原子核的“阿尔法粒子”就只是偏转了方向 。 卢瑟福当时通过计算得出 ， 原子核的直径大约是10^(-14)米 ， 体积只有整个原子大小的几千亿分之一 。 如果把原子比作一个足球场 ， 那原子核还不到一只苍蝇那么大 。
后来卢瑟福和他的事们 ， 不断的轰击了很多不同的物质 ， 他们发现不同原子的原子核的电荷数和重量都不一样 ， 并且据此还发现了中子和质子 。 于是 ， 此时卢瑟福的原子模型就是这样子的：带正电的质子和不带电的中子组成了原子核 ， 而带负电的电子就围绕着原子核在转 ， 就像行星绕着恒星旋转一样 。
『原子』如果有一天地球只剩下你一个人，你会留下这句话吗？
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但是卢瑟福的这个原子模型 ， 还存在着一些没法解释的问题 。 比如：带负电的电子绕着带正电的原子核旋转 ， 正负电子相互吸引 ， 电子为什么不堕入原子核里?当时卢瑟福对此的解释是 ， 电子绕着原子核心旋转 ， 就像行星绕恒星旋转一样 ， 有一个离心力平衡了吸引力 ， 所以电子没有跌入原子核中 。 但这种说法是站不住脚跟的 ， 电子绕着原子核运动 ， 属于变速运动 ， 而麦克斯韦方程告诉我们 ， 带电物体做变速运动一定会产生辐射 。 电子在产生辐射中损失能量最终也会堕落到原子核中 。 计算表明 ， 这样绕原子核旋转的电子会在10^(-12)秒内就会因为能量损失而瞬间掉入到原子核内 。
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第二个问题是 ， 原子辐射的光谱线为什么是不连续的?我们知道 ， 光就是电磁波 ， 而光的频率与它的波长成反比 ， 不同的光波对应的就是不同的颜色 。 所以不同的原子它的电磁辐射不同 ， 它们具有不同的光谱线 。 但是同一种原子发出来的电磁波 ， 也就是光谱线为什么是一条条不连续的线呢?如氢的原子辐射的光谱线是这样的：
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氢原子的辐射光谱
玻尔的原子模型
这些问题 ， 一直让卢瑟福抓狂 。 直到1912年 ， 尼尔斯.玻尔的到来 ， 终于迎来了转机 。 玻尔开始是找汤姆逊做导师的 ， 但是因为没投缘后又找到了卢瑟福 ， 卢瑟福就把这些问题丢给玻尔去研究 。
当时对于光谱线不连续的问题 ， 有一个瑞土的中学老师叫做巴尔默 ， 他找到了氢原子光谱线的一些相关的规律 ， 就是其中一些辐射光的波长的倒数正好正比于一个值(1/4-1/n^2) ， 并得出了一个公式：
『原子』如果有一天地球只剩下你一个人，你会留下这句话吗？
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式中的n大于2 ， λ代表的是波长,R是一个常数 。 这个公式 ， 当时只是一个数学上的规律 ， 人们并不知道它意味着什么 。 但是玻尔自从在“人群中多看了它一眼” ， 这个巴尔默公式简直犹如晴天霹雳 ， 它就像一个火花一样点燃了玻尔的灵感 。 公式中的变量N ， 是一个大于2的正整数 ， 可以等于3 ， 可以等于4 ， 但不能等于3.5、4.5 ， 这不是正好是一种量子化的表述吗?


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