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原子结构研究发展史

?1803年，英国自然科学家约翰·道尔顿（英国化学家、物理学家）

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?道尔顿提出了世界上第一个原子的理论模型，称为原子的实心球模型，认为：

（1）化学元素由不可分的基本微粒——原子构成，他认为原子在一切化学变化中是不可再分的最小单位。原子是一个坚实、不可再分的实心小球，原子是构成物质的基本粒子。

（2）同种元素的原子性质和质量都相同，不同元素原子的性质和质量各不相同，原子质量是元素基本特征之一。

（3）不同元素化合时，原子以简单整数比结合。推导并用实验证明倍比定律。如果一种元素的质量固定时，那么另一元素在各种化合物中的质量一定成简单整数比。

道尔顿把古代模糊的原子假说发展为科学的原子理论，第一次将原子从哲学带入科学研究领域之中，让科学从古老的炼金术中摆脱出来，为近代化学的发展奠定了重要的基础。

恩格斯曾誉称道尔顿为“近代化学之父”。

实心球体原子模型

1903年，约瑟夫·约翰·汤姆逊

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1897年汤姆逊发现阴极射线其实就是电子，最先提出电子。

1903年、1907年进一步的完善，提出原子的葡萄干圆面包模型，认为原子是球体，一个平均分布着正电荷的粒子球，带正电的物质均匀地分布于球体内，带负电的电子一颗一颗地镶嵌在球内各处的一个个同心环上，并在其平衡位置上做微小振动，中和了正电荷，从而使整个原子显中性。

汤姆孙模型，也可以把这个模型想象成西瓜子分部在西瓜瓤中，叫“西瓜模型”（又称梅子布丁模型、枣糕模型、葡萄干圆面包布丁模型）

葡萄干圆面包原子模型为建立现代原子核理论打下了基础。

葡萄干圆面包原子模型

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1909年，汉斯·盖革和恩斯特·马斯登(Jishi.Y)在欧内斯特·卢瑟福指导下，用α射线轰击薄金箔，发现绝大多数的α粒子（带正电）都畅通无阻的穿过，偏转角度很小，大约有1/8000的α粒子会发生大于90°甚至等于150°的大角散射，极少数被反弹回去。

依据葡萄干圆面包模型，α粒子应当被全部反弹回来，而不是穿“墙”而过。

α粒子散射实验

1911年，英国物理学家卢瑟福根据α粒子散射实验（该实验被评为“物理最美实验”之一），成功地证实在原子的中心有个原子核，提出了原子结构的行星模型，认为电子像太阳系的行星围绕太阳转那样，围绕着原子核旋转。原子核位于原子内部，体积很小，但是质量很大，带正电荷，就像行星绕太阳这样。?

因为他提出的原子模型，他被誉为原子物理学之父

星系模型很快就遇到了大麻烦。根据经典电磁理论，绕核旋转的电子会发射出电磁辐射而损失能量，瞬间便掉进原子核里。行星原子模型明显与实际情况相悖，卢瑟福很是头疼。

行星原子模型(核式结构模型)

1912年，玻尔在卢瑟福行星模型的基础上，引入了普朗克的量子概念，他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，描绘出了完整而令人信服的原子结构学说。他假设电子在核外的轨道是分离的、不连续的（电子在原子核外的一定轨道上高速绕核运动），也就是量子化的。

量子轨道原子模型将量子假说推广到原子内部的能量，假定原子只能通过分离的能量子来改变它的能量，即原子只能处在分离的定态轨道之中，且最低的定态就是原子的正常态。

?????【量子化轨道原子模型给出了这样的原子图像：电子在一些特定的可能轨道上绕核作圆周运动，离核愈远则能量愈高；可能的轨道由电子的角动量为h/2π的整数倍决定；当电子在这些可能的轨道上运动时，原子不发射也不吸收能量；当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，原子才发射或吸收能量，且发射或吸收的辐射是单频的，辐射的频率和能量之间关系，用公式E=hν表达。以氢原子为例，假设氢原子核外电子的轨道不是连续的，而是分立的，在轨道上运行的电子具有一定的角动量（L=mvr,其中m为电子质量，v为电子线速度，r为电子线性轨道的半径），只能按下式取值：L=n(h/2π)n=1,2,3,4,5,6……】?

玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律，成功地解决了原子结构的稳定性问题。玻尔的理论扩展了量子论的影响，加速了量子论的发展。

但遗憾的是，玻尔的量子轨道原子模型只能有效描述结构最简单的氢原子。但对于稍微复杂一点的原子如氦原子，玻尔理论就无法解释它的光谱现象。这说明玻尔理论还没有完全揭示微观粒子运动的规律。

它的不足之处在于保留了经典粒子的观念，仍然把电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动。

量子轨道原子模型

1926年，奥地利学者薛定谔在德布罗意关系式的基础上，对电子的运动做了适当的数学处理，提出了二阶偏微分的薛定谔方程式。这个方程式的解的模的平方，用三维坐标图形来表示，就是电子云。

??????【电子云，是用统计的方法，对电子在核外空间分布方式的形象描绘（电子在空间单位体积内出现的概率大