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双瞳物理学史上的微观探索之路-黄静名师工作室

全部文章 admin 2017-06-25 265 次浏览
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物理学史上的微观探索之路-黄静名师工作室
牛顿建立的经典力学,在相当长的时间里使人类对世界的认识都局限于经典物理。经典物理也可以理解为以牛顿建立的力学为基础之一,衍生出来的理论梁希森。
牛顿力学对宏观低速的解释是相当完善的了,但是当牛顿力学进入微观世界,就会显得力不从心,这时我们就需要发展出新的理论,那么,人类在探索微观世界的过程中经历了怎样的忐忑呢民信网?!令狐冲甲!!
到了20初李爱加,人类对于微观世界才有了像模像样的认识,在此之前则是在一片迷雾中前行。
1897年前后,科学家才弄明白电子是每个原子必备的共同组成成分。
科学家知道电子带负电安眠室,原子整体则是电中性,也就是不带电,则推测,原子中势必还有带正电的物质付晓田,科学家再对这个带正电的物质研究时出现了下面的理论。
汤姆孙葡萄干面包模型

汤姆孙认为原子内部的正电荷及其质量均匀的分别在原子内部,电子就像是西瓜里的瓜子镶嵌其中。这个模型也就是“西瓜模型”或者叫“葡萄干面包模型”。

葡萄干面包模型
卢瑟福行星模型

α粒子(带正电的高能粒子)散射实验李如儒,简单点说就是向原子内部发射α粒子,而其中少量的α粒子发生的偏转角度比汤姆孙预言的大得多,有1/8000的α粒子发生了大于90°的偏折,有的甚至发生了150°偏折,称为大角散射。这就意味着原子中这个带正电荷的物质的体积很小(其中的1/8000可以说明该正电荷体积小)。而α粒子能发生那么大的偏转,就说明了原子中相当大的一部分质量分布在这个带正电的物质中。
后来苍狼野兽,彭菲茗卢瑟福提出了卢瑟福模型,这个模型就是 “行星运动模型”——原子核就像太阳,电子就像行星杨佳晏,围绕在太阳周围公转。 由于这个理论与当时的实验高度吻合,所以很快被物理学界接受。

卢瑟福模型
但是很快大家发现,核外电子绕核运动要有加速度绞刑游戏,根据经典的电磁理论,核外电子就要释放能量独尊品香录,原子的能量则会逐渐减少,发出的频率逐渐改变,那么发出了的光谱应该是连续的。再看看核外电子,由于电子不断释放能量秦梦遥,慢慢的电子会接近原子核,最后落到原子核上。
卢瑟福模型告诉我们什么呢林以真老公?一是原子发出的光谱是连续的,二是电子最后会落到原子核逍遥寻秦记,原子则是一个不稳定的系统。但事实表明原子不仅是稳定的,发出的光谱也是不连续的。这是一部分物理学家做出了重要的抉择,就抛弃掉在宏观世界建立起的经典物理。
玻尔在“行星运动模型”的基础上运用了普朗克的量子假说和爱因斯坦的光子假说,提出了电子在核外的量子化轨道,解决了原子结构的稳定性问题,建立了氢原子结构理论,但还是它还是存在理论缺陷的(只能处理氢原子的问题)塞纳左岸咖啡。
不久,德布罗意博士提出了微观物质具有波粒二象性来解释原子结构(波粒二象性简单地说就是任何物质不仅有波动的特征木下优树菜,还有粒子的特征)刘子蔚。
测不准原理

现在关于微观世界的研究仍在继续,这里只能简单大概的介绍一下学界目前公认的事实,微观粒子具有波粒二象性,粒子的位置和动量不能同时有确定值(不能知道某个位置状态下的粒子的动量,因为测量需要观察,观察要借助光,当光子打到要测量的粒子上的一瞬间粒子动量就会发生不连续变化郭纬,即便知道这一瞬间位置,也无法得知其动量),测不准原理也关联了量子的概率理论。

普朗克
现代电子云模型

电子在原子核外很小的空间内做高速运动,其运行没有固定的规律,只能用概率统计出电子在某一点出现的频率,不能确切地说电子在某一时刻究竟会出现在原子核外的哪个地方,只能知道它在某处出现的机会有多少。因此,就以单位体积内电子出现几率表示杨继周,即几率密度大小。用小红点的疏密来表示,双瞳小红点密处表示电子出现的几率密度大,小红点疏处几率密度小,看上去好像一片带负电的云状物笼罩在原子核周围,因此叫电子云。

电子云动态图
量子理论的建立为微观世界的研究送来了光明,可是上帝不喜欢掷骰子,而量子理论就建立在概率理论的基础上。虽然不知道粒子在下一时刻会出现在哪,但是可以知道粒子在某一位置出现的概率,因此还是有规律可循的,所以不能说量子理论支持自由意志!
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黄静名师工作室简报2017年第23期(总第23期)
图片来源:网络
编辑:程谟臣