《近代物理学中重大发现的再探索》连载09——探究原子内部的奥秘(下).pdf

第 3O卷第 2期 大 学 物 理 V01．3O No．2 2011年 2月 C0LLEGE PHYSICS Feb．2011 瑚 0曲 々 ． 1 《近代物理学中重大发现的再探索》连载 l x日 ■ 聃 ∽ ∽ ∽ x * 《近代物理学中重大发现的再探索》连载⑨ — — 探究原子 内部的奥秘 (下) 倪致祥 (阜阳师范学院 物理与 电子科学学院，阜 阳 236041) 摘要 ：以再探索的方式重现 了人们认识原子内部运动规律 ，构建玻尔原子理论 的过程 ，具体介绍科学探究中创立与发展 科学理论 的方法 ，以培养大学生 的创新能力． 关键词 ：原子结构 ；玻尔理论 ；量子化条件 中图分类号 ：0562．1 文献标识码 ：A 文章编号：1000—0712(2011)02—0062一OS 原子的辐射是离散 的，与理论预言发生 了尖锐的冲 1 背景与 问题 突．另一方面 ，这种冲突并不是偶然的、孤立的．当时 粒子散射实验的结果有力地支持了卢瑟福 的 人们已经发现诸如比热 、光 电效应和伦琴射线等现 原子有核模型 ，即原子不是一个不可分割的实心球 ， 象 ，都表明 “经典电动力学并不适于描述原子规模的 而是有其 内部结构的：原子 中全部正电荷及绝大部 系统 的行为．不管电子运动定律作何变动，看来有必 分质量都集 中在一个 中心核上，若干电子 围绕原子 要引进一个大大异于经典 电动力学概念的量到这些 核作圆周运动．但是 ，有核模型在理论上存在着重要 定律 中来．这个量就叫普朗克常数，或者是经常所称 的缺陷：第一，它无法说明原子的稳定性问题．第二 ， 的基本作用量子．……”¨ 它不能解释原子辐射的线光谱结构 问题． 在上述分析的基础上 ，不难看 出：由于矛盾 的尖 有核模型的问题反映出经典物理学理论与微观 锐性和广泛性 ，已经不是对经典电动力学作一些局 物理实验之间的矛盾 ，由于原子是物质的基本组成 ， 部修正所能够解决问题 的了，必须进行一次深刻的 因此这个问题对 当时 的物理学工作者意义重大．如 变革才行．在类似的现象中，人们通过引入普朗克常 何来认识与解决这个问题 ，引起了人们的极大兴趣． 量 h，或者能量子 和光量子概念给 出了很好的理论 2 问题 的分析与解决的思路 解释，这提示我们也许可以利用这些概念来解决原 子 问题 的困难． 要解决问题 ，先要进行深入分析．首先是问题出 显然 ，从定性 的角度看 ，量子化的思想可以解释 在哪里?涉及有核模型的物理理论有牛顿力学和经 原子光谱的不连续性 ，但是物理学是一门定量化 的 典电动力学，但是 d粒子散射实验的结果与卢瑟福