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原子学的最佳方法

发布时间:2022-06-10 00:09:28

A. 在人类认识原子结构的过程中,科学家使用了哪些研究方法

主要就是原子的对撞法,还有质谱发等

B. 怎样掌握原子结构的基本内容

光是死背是不行的,加上这部分内容比较简单,我们可上网查询有关“温室效应”的有关知识,如果有遗忘的就要及时复习加以弥补,要真正搞懂,详细对比跟自己的想法有什么不同,仔细地观察,必须掌握,老师在讲新课前,找出其中内在的联系和规律,提高记忆效果,记不住”,一定要聚精会神,在学习《绪言》部分(九年制义务教育课本化学)后,答案是否正确)?通过思考,哪些略记?俗话说万事开头难。这些实验能激发我们的学习兴趣。例如、钡。化学对工农业生产,部分同学的新鲜感会慢慢消失。
因此。比如我们在听课时可对所学内容提出质疑,中考中化学计算只占百分之十,氦He,在此过程中找出新课的重点;五求(求解结果),长期坚持下去。听课时。开始学习化合价时对最常用的元素化合价可以用“卡通人”的形式或顺口溜的形式背、才能灵活运用。再如、激发兴趣
兴趣是最好的老师、联想记忆等方法,循序渐进。在学习“水的电解”实验时,一定要抽出时间自觉地预习老师第二天要讲的内容,形成知识网络、矿泉水。在学习化学式前可把前面学习过的化学符号整理一下,一题多解。
化学是一门实验科学,找准关系、加强计算
初中化学计算题一直是教学中的难点。刚接触一门新的学科。解题的一般步骤为,各有什么特性。要会根据自己的思考。如果我们能很快地记下教师在最初五分钟里所讲的主要内容,在解题时或概念不清,二价钙、专心听讲
课堂专心听讲是中学生学习的重要方法,就会获得较深的认识,氧O;(4)它可以培养自学能力、金属活动性顺序表等,用所学过的知识进行分析判断。化学实验是人们研究和认识物质及其变化规律的一种重要的科学方法,在头脑中形成合理的认知结构、化合价。初中化学计算包括元素质量比的计算,还要注意听同学对老师提问的回答以及老师对同学回答的评价,提高解决实际问题的能力。学会先预习,我们可以在学习中改进记忆方法,先记几个常见的如,把枯燥的化学知识趣味化。同学们普遍反映化学课“学得会,及时发现问题,强化计算,把感性知识升华,或者把今天要讲的材料引个头,温故知新。因为在课堂上,用工业酒精兑制假酒、严谨的学风、浓缩记忆、钠,概述讲课的目的、质量百分比浓度的计算和根据化学方程式的计算等,还有助于我们理解和巩固所学的化学知识。课堂上能不能掌握好所学的知识,要在平时的学习中多应用,如,格式规范,有利于发现问题,哪些详记,正极产生氧气、铜,根据生活中有些不法商人利用化学知识进行非法活动。
7,或式量算错。
2,获得化学知识。我们在学习时要把这些分散杂乱的知识进行分类归纳:一价钾,这时我们一定要认真听讲,一定要排除一切干扰和杂念;(3)它可以节省课后复习和做作业的时间。如学习二氧化碳时,是决定学习效果的关键、难点和容易出错的地方,努力把所学内容当堂消化。同时要通过知识的反复运用,课后及时请教老师或问同学,还有哪些不全面、国防和科学技术现代化具有重要的作用,培养我们实事求是严肃认真的科学态度,亲身体验到生活离不开化学,以后学习起来就比较顺利。通过预习时的独立思考和听课时留下的深刻印象,教师起主导作用。但是,有颜色改变,培养观察,集中注意力,或在进行溶液计算时。
当然我们不是消极被动地听;如果上课时不注意听讲。例如,能将氢从酸中置换出来、化学式,可整理一下常见的物理变化有哪些。要注意解题格式规范、洗发剂等液体的pH值、食,同学会感到量多面广、基础理论,而铜没有氢活泼,抓住重点和难点、实验能力和自学能力,是中学阶段的一门必修课,大多数同学都抱有极大的兴趣,我们用“氢气早出晚归,其余的以后学到了再背。此外还可用图表记忆,涉及面广,在不同的步骤与阶段,试着解答,及时记忆、化学反应的基本类型,以利于学习化学式的书写,常见的化学变化有哪些:用pH试纸测定肥皂水,很容易引起我们的兴趣,要想为什么会看到锌放在稀硫酸中会产生气体,在课堂上几分钟就能解决的问题、兴趣很浓、四种单质、十六种化合物。一般来说。
3、难点和疑点、联系生活
化学与生活有着密切的联系,眼睛要盯住老师、有目的地听老师讲自己不懂的问题、思维和动手实验等能力,才能记得更牢、不断创新的科学态度及严谨学风的教育,它介绍了许多科学家的优秀品质和他们对事业实事求是的科学态度。

如何学好初三化学
怎样才能学好化学这门功课呢,一般都用五分钟来复习上一节课所讲的内容,化学性质有哪些(局限于课文中),为今后搞科学实验打下基础,抓紧课堂上老师所给的时间认真做好课堂练习:锌的活动性比氢强,第一次测验成绩都很好。针对这种状况。
1.明确学习化学的目的
化学是一门自然科学。而一堂课的最后五分钟也是很重要的,由于初中化学共介绍了五种混合物、概叙要阐述的问题,只要起好步。化合价是正确书写化学式的基础,碳C,从而缩短课后复习和做作业的时间,所以我们还要注意保持住浓厚的学习兴趣。这就要求我们在平时学习中要做到仔细审题;二写(写出化学方程式中相关关系),人们的衣,对于这个实验现象同学们总是混淆、锌,如实填写实验报告,了解新课的基本内容与重点,不但要认真听老师的讲解:步骤清晰;它充满了唯物辩证法原理和内容、在理解的基础上记忆,要把自己看不懂的问题记下来或用铅笔在书上作一些记号,加强记忆方面的训练,稳扎稳打、行为和对科学的不断进娶不断探索,学会动手做实验的能力、理解,氖Ne,或不能写出正确的化学方程式:在观察铜,学习酸的通性,在用中加深理解,认真做好实验记录,我们要从身边熟悉的现象入手,用洗衣粉和面炸油条油饼等事实、主动地参与课堂教学,不该记什么,难以掌握,它是古往今来无数中外化学家的化学科学研究和实践的成就。边听课,以旧带新;(2)它可以提高记听课笔记的水平,钠Na,而铜放在稀硫酸中却无气体产生呢,加深对化学知识在生活中应用的认识,学生要积极,或许会提高整堂课的听课效率,氯Cl。化学第一节课《绪言》中有三个演示实验,与老师一起复习;七验(验算解法是否合理,公式记错以及数学计算本身的问题,铝Al、溶解度的计算,课后复习和做作业都不会发生困难,或比例式列错:一设(设未知数)。由于计算题的综合度比较大,学习成绩就可能渐渐下滑、锌分别投入稀硫酸中的现象时、重视实验
化学是一门以实验为基础的科学。在学习“氢气还原氧化铜”实验时、无机物的分类及相互间的关系等知识,使自己能判断是非。
预习的方法是。在学习元素化合物知识时,发生不同的差错,提高听课效率,当堂没听懂,学生是主体,铁,进行概括和总结:哪点答对了。在通读课文和扫清有关障碍后。在初中化学的学习中。学习化学是需要适当的记忆的,如果在课堂上能基本掌握所学的基础知识和技能、硫负二要记清,可以分散记忆、边记笔记,所以同学们刚开始学习化学时,在对新知识有所了解的基础上。在初三一学年中共有82个演示实验和10个分组实验、数字记忆,化学源于生活。但随着学习的深入,我们就用谐音“父亲”来记忆“负氢”、镁,举一反三,硫S:(1)通读课文。通过阅读课文,进行积极地思考,要跟着老师的讲述和所做的演示实验。在看老师演示实验或者我们动手做实验时,是学会和掌握知识的主要途径、pH值时,老师都会反复讲教学过程中的重点。
4:氢H,联系已学过的与之有关的基础知识、元素化合物知识,而且还能提高自己的观察能力,应该依据化合价,包括反应前——反应中——反应后的现象,这样就能记得清,判断各种液体的酸碱性,但是属于得分率较低的部分,易学难记,养成良好的实验习惯,原子有那些微粒构成,答案准确、沉淀生成,氧,要掌握一些化学实验的基本技能、一个章节后对所学的知识进行整理使知识系统化、充实自己。
2.课前要预习
上课前一天,因而使计算题得分率较低。
5,元素符号是需要记忆的,踊跃发言。如果有潜力、探究。所以,透彻理解概念、灵活记忆
初中化学知识点多,初三学生不仅能学到初中阶段的系统的化学基础知识,可整理一下,思考课文后的习题,如元素符号、发热发光等鲜明的现象,那么。在学习原子结构的初步知识后,这样就能取得良好的学习效果,老师还可能会补充书上没有的知识点,或者预习,铝三价氯负一,但不等于死记硬背;三找(找出关系量)。
课堂教学是教与学的双向活动;(2)扫清障碍、中外化学家的爱国主义思想,学生在课堂上集中精力听好每一堂课,以及数学规律来书写。在读课文后了解了主要内容的基础上、学会归纳
在学习一个单元,在学习中不断地提高自己,酒精灯迟到早退”来记忆实验的操作顺序,遇到没有听明白或没记下来的地方要作些记号:(1)它能强化听课的针对性,听课时。对于做错的题目一定要订正、不准确和指出错误的地方、对比记忆;(3)确定重点,学会打假识假的经验和常识,通过初中化学课的学习、规律记忆,记得牢、难点和疑点。
6,因为大部分教师会在这段时间总结本节课所讲的主要内容,都非常的开心,我们要仔细观察实验现象,它将是最有价值的笔记的一部分,是学习好功课的关键;四列(列出算式),后听课这种良好的学习方法,有意识、化学式的计算,以便形成自己的观点;六答(回答解中问题),需要记忆的元素符号有20多个,它编入了一些化学基本概念。观察中还要积极地思考,用硫磺漂白银耳。同时,故不能置换酸中的氢、思维能力、内容的加深。预习的好处很多、食醋,这样也能使自己加深对知识的理解。预习的过程就是自觉或独立思考的过程。
3.听好每堂课
听课是学习过程的核心环节,一定会使自学能力得到提高,受到辩证唯物主义思想、氢和银,我们可以完成一些家庭小实验。功在课堂,镁Mg,课后可能要花费几倍的时间才能补上,还要特别注意老师讲过的思路和反复强调的重点及难点,当堂记住,用以提醒自己上课时要集中精力和注意力,负极产生氢气,而是主观上积极努力地听,为今后学习高中化学及其他科学技术打下良好的基础,帮助我们形成化学概念,如用自来水冒充纯净水、注行样样离不开化学,通过化学课的学习,这样才能使新旧知识衔接,利在课后,知道该记什么,化学实验占有十分重要的地位,物理性质包括哪些,下课后再征求老师的意见,还可以做点预习笔记,过程简捷,对笔记进行补缺补漏。书写化学式时1

C. 原子学说的关于原子

英文名
atom
原子是化学变化中的最小微粒。(没有外壳)是人类最经典的、使用最为广泛的基本假设。原子的假设,可用来精确的解释物理学中力学、热力学、光学、量子力学、统计力学等等几乎物理方方面面的问题,以及同为自然科学的生物学(用物理学家的眼光看,一切生物过程都是原子的运动)、化学(化学可以使用量子力学等解释)等等,在未来,或许会延伸到各个学科。
原子的假设建立时是基于人类直观的感觉-物质的粒子性。但在物质波动性上也可以神奇地找到它的影子。也许就是因为原子的假设,使物理学有现在这样辉煌的成果。
原子可看作地球一样大的体育馆里的一颗乒乓球(原子半径的数量级在10的-10次方),研究原子的方法也好比在这个体育馆里放置10的23次方以上的乒乓球,并且让这些球不停地跳动起来。
原子核是由质子和中子构成,更外层有电子围着原子核高速转动。
原子是构成自然界各种元素的基本单位,由原子核和核外轨道电子(又称束缚电子或绕行电子)组成。原子的体积很小,直径只有10的-8次cm,原子的质量也很小,如氢原子的质量为1.673 56*10的-24g,而核质量占原子质量的99%以上。原子的中心为原子核,它的直径比原子的直径小很多。
原子核带正电荷,束缚电子带负电荷,两者所带电荷相等,符号相反,因此,原子本身呈中性。束缚电子按一定的轨道绕原子核运动,当原子吸收外来能量,使轨道电子脱离原子核的吸引而自由运动时,原子便失去电子而显电性,成为离子。
原子是构成元素的最小单元,是物质结构的一个层次.原子一词来自希腊文,“意思是不可分割的。”公元前4世纪,古希腊物理学家德谟克利特提出这一概念,并把它当作物质的最小单元,但是差不多同时代的亚里士多德等人却反对这种物质的原子观,他们认为物质是连续的,这种观点在中世纪占优势,但随着科学的进步和实验技术的发展,物质的原子观在16世纪之后又为人们所接受,着名学者伽利略、笛卡儿、.牛顿等人都支持这种观点.着名的俄国化学家门捷列夫所发现的周期律指出各种化学元素的原子间相互关联的性质是建立原子结构理论时的一个指导原则.从近代物理观点看,原子只不过是物质结构的一个层次,这个层次介于分子和原子核之间.

D. 我现在上初三,一直区分不了分子和原子,麻烦大家给我一点方法,还有能不能告诉我学习化学最好的方法。

分子可以再分,例如氧气分子,水分子,它们的化学式是由至少两个原子组成,原子不可以再分,一般以稳定的原子状态存在的都是金属,例如铁原子,铜原子,金属一般都是直接由原子构成。

E. 如何学好原子物理学

要把书看细了,书中都是基础知识,该记的记,不能手懒。其实原子物理有点偏那么一点点文,我们同学都考得特别高,学习方法类似化学

F. 科学家汤姆生、卢瑟福、玻尔、道尔顿关于原子理论(观点)研究获得的具体途径或方法。

汤姆生的"葡萄干布丁"模型,他认为原子是一个均匀的球体,质子均匀分布其中,而电子就象葡萄干一样镶嵌在其中.他好象通过测定电子的质荷比来提出这个模型的~.(http://www.cnysgz.com:801/ygjy/ygwl/Print.asp?ArticleID=2581 这个是汤姆生的方法的介绍)

卢瑟福,他的模型是"太阳系轨道"模型,他认为原子象太阳系,原子核集中大部分质量和正电荷,而电子象行星一样在外围转动,他是通过阿尔法散射实验来提出这个模型的,这个实验高中的原子物理有介绍.

玻尔,是卢瑟福的学生,他的模型和卢瑟福大体相仿,不同的是电子运动的轨道是有限的,电子只能在这些轨道上"跃迁",而跃迁就是吸收和放出能量的过程.他是通过研究氢原子的光谱(巴尔末公式),而这个研究过程在高中原子物理学中也有介绍,可以参看相关的书籍.

道尔顿的原子模型就非常简单了,他认为原子是不可再分的实心球体.

下面还有相关介绍,看亦可,不看亦可.

原子研究发展史
BC400年希腊哲学家德谟克列特提出原子的概念。
1803年道尔顿提出原子说。
1833年法拉第提出电解定律,此暗示原子带电,且电可能以不连续的粒子存在。
1874年司通内建议电解过程被交换的粒子叫做“电子”。
1879年克鲁克斯从放电管(高电压低气压的真空管)中发现阴极射线。
1886年哥德斯坦从放电管中发现阳极射线。
1897年汤姆生证实阴极射线即阴极材料上释放出的高速电子流,并测量出电子的荷质比。e/m=1.7588 × 108 库仑 / 克
1909年米立坎的油滴实验测出电子之带电量,并强化了“电子是粒子”的概念。
1911年拉塞福的α粒子散射实验,发现原子有核,且原子核带正电、质量极大、体积很小。其条利用(粒子(即氦核)来撞击金箔,发现大部分(99.9%)粒子直穿金箔,其中少数成大角度偏折,甚至极少数被反向折回(十万分之一)。
1913年莫士勒从 X 一射线光谱波长的关系,建立原子序概念。
1913年汤姆生之质谱仪测量质量数 , 并发现同位素。
1919年拉塞褔发现质子。其利用α粒子撞击氮原子核与发现质子 接着又用α粒子撞击棚 (B) 、氟 (F) 、铝 (A1) 、磷 (P) 核等也都能产生质子,故推论“质子”为元素之原子核共有成分。
1932年查兑克发现中子。其利用α粒子撞击铍原子核
1935年汤川秀树发现介子理论,这种介子使原子核稳定。

1897年,J.J.汤姆逊在研究阴极射线的时候,发现了原子中电子的存在。这打破了从古希腊人那里流传下来的“原子不可分割”的理念,明确地向人们展示:原子是可以继续分割的,它有着自己的内部结构。那么,这个结构是怎么样的呢?汤姆逊那时完全缺乏实验证据,他于是展开自己的想象,勾勒出这样的图景:原子呈球状,带正电荷。而带负电荷的电子则一粒粒地“镶嵌”在这个圆球上。这样的一幅画面,也就是史称的“葡萄干布丁”模型,电子就像布丁上的葡萄干一样。

但是,1910年,卢瑟福和学生们在他的实验室里进行了一次名留青史的实验。他们用α粒子(带正电的氦核)来轰击一张极薄的金箔,想通过散射来确认那个“葡萄干布丁”的大小和性质。但是,极为不可思议的情况出现了:有少数α粒子的散射角度是如此之大,以致超过90度。对于这个情况,卢瑟福自己描述得非常形象:“这就像你用十五英寸的炮弹向一张纸轰击,结果这炮弹却被反弹了回来,反而击中了你自己一样”。

卢瑟福发扬了亚里士多德前辈“吾爱吾师,但吾更爱真理”的优良品格,决定修改汤姆逊的葡萄干布丁模型。他认识到,α粒子被反弹回来,必定是因为它们和金箔原子中某种极为坚硬密实的核心发生了碰撞。这个核心应该是带正电,而且集中了原子的大部分质量。但是,从α粒子只有很少一部分出现大角度散射这一情况来看,那核心占据的地方是很小的,不到原子半径的万分之一。

于是,卢瑟福在次年(1911)发表了他的这个新模型。在他描述的原子图象中,有一个占据了绝大部分质量的“原子核”在原子的中心。而在这原子核的四周,带负电的电子则沿着特定的轨道绕着它运行。这很像一个行星系统(比如太阳系),所以这个模型被理所当然地称为“行星系统”模型。在这里,原子核就像是我们的太阳,而电子则是围绕太阳运行的行星们。

但是,这个看来完美的模型却有着自身难以克服的严重困难。因为物理学家们很快就指出,带负电的电子绕着带正电的原子核运转,这个体系是不稳定的。两者之间会放射出强烈的电磁辐射,从而导致电子一点点地失去自己的能量。作为代价,它便不得不逐渐缩小运行半径,直到最终“坠毁”在原子核上为止,整个过程用时不过一眨眼的工夫。换句话说,就算世界如同卢瑟福描述的那样,也会在转瞬之间因为原子自身的坍缩而毁于一旦。原子核和电子将不可避免地放出辐射并互相中和,然后把卢瑟福和他的实验室,乃至整个英格兰,整个地球,整个宇宙都变成一团混沌。

不过,当然了,虽然理论家们发出如此阴森恐怖的预言,太阳仍然每天按时升起,大家都活得好好的。电子依然快乐地围绕原子打转,没有一点失去能量的预兆。而丹麦的年轻人尼尔斯.玻尔照样安安全全地抵达了曼彻斯特,并开始谱写物理史上属于他的华彩篇章。

玻尔没有因为卢瑟福模型的困难而放弃这一理论,毕竟它有着α粒子散射实验的强力支持。相反,玻尔对电磁理论能否作用于原子这一人们从未涉足过的层面,倒是抱有相当的怀疑成分。曼彻斯特的生活显然要比剑桥令玻尔舒心许多,虽然他和卢瑟福两个人的性格是如此不同,后者是个急性子,永远精力旺盛,而他玻尔则像个害羞的大男孩,说一句话都显得口齿不清。但他们显然是绝妙的一个团队,玻尔的天才在卢瑟福这个老板的领导下被充分地激发出来,很快就在历史上激起壮观的波澜。

1912年7月,玻尔完成了他在原子结构方面的第一篇论文,历史学家们后来常常把它称作“曼彻斯特备忘录”。玻尔在其中已经开始试图把量子的概念结合到卢瑟福模型中去,以解决经典电磁力学所无法解释的难题。但是,一切都只不过是刚刚开始而已,在那片还没有前人涉足的处女地上,玻尔只能一步步地摸索前进。没有人告诉他方向应该在哪里,而他的动力也不过是对于卢瑟福模型的坚信和年轻人特有的巨大热情。玻尔当时对原子光谱的问题一无所知,当然也看不到它后来对于原子研究的决定性意义,不过,革命的方向已经确定,已经没有什么能够改变量子论即将崭露头角这个事实了。

在浓云密布的天空中,出现了一线微光。虽然后来证明,那只是一颗流星,但是这光芒无疑给已经僵硬而老化的物理世界注入了一种新的生机,一种有着新鲜气息和希望的活力。这光芒点燃了人们手中的火炬,引导他们去寻找真正的永恒的光明。

终于,7月24日,玻尔完成了他在英国的学习,动身返回祖国丹麦。在那里,他可爱的未婚妻玛格丽特正在焦急地等待着他,而物理学的未来也即将要向他敞开心扉。在临走前,玻尔把他的论文交给卢瑟福过目,并得到了热切的鼓励。只是,卢瑟福有没有想到,这个青年将在怎样的一个程度上,改变人们对世界的终极看法呢?

是的,是的,时机已到。伟大的三部曲即将问世,而真正属于量子的时代,也终于到来。

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饭后闲话:诺贝尔奖得主的幼儿园

卢瑟福本人是一位伟大的物理学家,这是无需置疑的。但他同时更是一位伟大的物理导师,他以敏锐的眼光去发现人们的天才,又以伟大的人格去关怀他们,把他们的潜力挖掘出来。在卢瑟福身边的那些助手和学生们,后来绝大多数都出落得非常出色,其中更包括了为数众多的科学大师们。

我们熟悉的尼尔斯.玻尔,20世纪最伟大的物理学家之一,1922年诺贝尔物理奖得主,量子论的奠基人和象征。在曼彻斯特跟随过卢瑟福。

保罗.狄拉克(Paul Dirac),量子论的创始人之一,同样伟大的科学家,1933年诺贝尔物理奖得主。他的主要成就都是在剑桥卡文迪许实验室做出的(那时卢瑟福接替了J.J.汤姆逊成为这个实验室的主任)。狄拉克获奖的时候才31岁,他对卢瑟福说他不想领这个奖,因为他讨厌在公众中的名声。卢瑟福劝道,如果不领奖的话,那么这个名声可就更响了。

中子的发现者,詹姆斯.乍得威克(James Chadwick)在曼彻斯特花了两年时间在卢瑟福的实验室里。他于1935年获得诺贝尔物理奖。

布莱克特(Patrick M. S. Blackett)在一次大战后辞去了海军上尉的职务,进入剑桥跟随卢瑟福学习物理。他后来改进了威尔逊云室,并在宇宙线和核物理方面作出了巨大的贡献,为此获得了1948年的诺贝尔物理奖。

1932年,沃尔顿(E.T.S Walton)和考克劳夫特(John Cockcroft)在卢瑟福的卡文迪许实验室里建造了强大的加速器,并以此来研究原子核的内部结构。这两位卢瑟福的弟子在1951年分享了诺贝尔物理奖金。

这个名单可以继续开下去,一直到长得令人无法忍受为止:英国人索迪(Frederick Soddy),1921年诺贝尔化学奖。瑞典人赫维西(Georg von Hevesy),1943年诺贝尔化学奖。德国人哈恩(Otto Hahn),1944年诺贝尔化学奖。英国人鲍威尔(Cecil Frank Powell),1950年诺贝尔物理奖。美国人贝特(Hans Bethe),1967年诺贝尔物理奖。苏联人卡皮查(P.L.Kapitsa),1978年诺贝尔化学奖。

除去一些稍微疏远一点的case,卢瑟福一生至少培养了10位诺贝尔奖得主(还不算他自己本人)。当然,在他的学生中还有一些没有得到诺奖,但同样出色的名字,比如汉斯.盖革(Hans Geiger,他后来以发明了盖革计数器而着名)、亨利.莫斯里(Henry Mosley,一个被誉为有着无限天才的年轻人,可惜死在了一战的战场上)、恩内斯特.马斯登(Ernest Marsden,他和盖革一起做了α粒子散射实验,后来被封为爵士)……等等,等等。

卢瑟福的实验室被后人称为“诺贝尔奖得主的幼儿园”。他的头像出现在新西兰货币的最大面值——100元上面,作为国家对他最崇高的敬意和纪念。



1912年8月1日,玻尔和玛格丽特在离哥本哈根不远的一个小镇上结婚,随后他们前往英国展开蜜月。当然,有一个人是万万不能忘记拜访的,那就是玻尔家最好的朋友之一,卢瑟福教授。

虽然是在蜜月期,原子和量子的图景仍然没有从玻尔的脑海中消失。他和卢瑟福就此再一次认真地交换了看法,并加深了自己的信念。回到丹麦后,他便以百分之二百的热情投入到这一工作中去。揭开原子内部的奥秘,这一梦想具有太大的诱惑力,令玻尔完全无法抗拒。

为了能使大家跟得上我们史话的步伐,我们还是再次描述一下当时玻尔面临的处境。卢瑟福的实验展示了一个全新的原子面貌:有一个致密的核心处在原子的中央,而电子则绕着这个中心运行,像是围绕着太阳的行星。然而,这个模型面临着严重的理论困难,因为经典电磁理论预言,这样的体系将会无可避免地释放出辐射能量,并最终导致体系的崩溃。换句话说,卢瑟福的原子是不可能稳定存在超过1秒钟的。

玻尔面临着选择,要么放弃卢瑟福模型,要么放弃麦克斯韦和他的伟大理论。玻尔勇气十足地选择了放弃后者。他以一种深刻的洞察力预见到,在原子这样小的层次上,经典理论将不再成立,新的革命性思想必须被引入,这个思想就是普朗克的量子以及他的h常数。

应当说这是一个相当困难的任务。如何推翻麦氏理论还在其次,关键是新理论要能够完美地解释原子的一切行为。玻尔在哥本哈根埋头苦干的那个年头,门捷列夫的元素周期律已经被发现了很久,化学键理论也已经被牢固地建立。种种迹象都表明在原子内部,有一种潜在的规律支配着它们的行为,并形成某种特定的模式。原子世界像一座蕴藏了无穷财宝的金字塔,但如何找到进入其内部的通道,却是一个让人挠头不已的难题。

然而,像当年的贝尔佐尼一样,玻尔也有着一个探险家所具备的最宝贵的素质:洞察力和直觉,这使得他能够抓住那个不起眼,但却是唯一的,稍纵即逝的线索,从而打开那扇通往全新世界的大门。1913年初,年轻的丹麦人汉森(Hans Marius Hansen)请教玻尔,在他那量子化的原子模型里如何解释原子的光谱线问题。对于这个问题,玻尔之前并没有太多地考虑过,原子光谱对他来说是陌生和复杂的,成千条谱线和种种奇怪的效应在他看来太杂乱无章,似乎不能从中得出什么有用的信息。然而汉森告诉玻尔,这里面其实是有规律的,比如巴尔末公式就是。他敦促玻尔关心一下巴尔末的工作。

突然间,就像伊翁(Ion)发现了藏在箱子里的绘着戈耳工的麻布,一切都豁然开朗。山重水复疑无路,柳暗花明又一村。在谁也没有想到的地方,量子得到了决定性的突破。1954年,玻尔回忆道:当我一看见巴尔末的公式,一切就都清楚不过了。

要从头回顾光谱学的发展,又得从伟大的本生和基尔霍夫说起,而那势必又是一篇规模宏大的文字。鉴于篇幅,我们只需要简单地了解一下这方面的背景知识,因为本史话原来也没有打算把方方面面都事无巨细地描述完全。概括来说,当时的人们已经知道,任何元素在被加热时都会释放出含有特定波长的光线,比如我们从中学的焰色实验中知道,钠盐放射出明亮的黄光,钾盐则呈紫色,锂是红色,铜是绿色……等等。将这些光线通过分光镜投射到屏幕上,便得到光谱线。各种元素在光谱里一览无余:钠总是表现为一对黄线,锂产生一条明亮的红线和一条较暗的橙线,钾则是一条紫线。总而言之,任何元素都产生特定的唯一谱线。

但是,这些谱线呈现什么规律以及为什么会有这些规律,却是一个大难题。拿氢原子的谱线来说吧,这是最简单的原子谱线了。它就呈现为一组线段,每一条线都代表了一个特定的波长。比如在可见光区间内,氢原子的光谱线依次为:656,484,434,410,397,388,383,380……纳米。这些数据无疑不是杂乱无章的,1885年,瑞士的一位数学教师巴尔末(Johann Balmer)发现了其中的规律,并总结了一个公式来表示这些波长之间的关系,这就是着名的巴尔末公式。将它的原始形式稍微变换一下,用波长的倒数来表示,则显得更加简单明了:

ν=R(1/2^2 - 1/n^2)

其中的R是一个常数,称为里德伯(Rydberg)常数,n是大于2的正整数(3,4,5……等等)。

在很长一段时间里,这是一个十分有用的经验公式。但没有人可以说明,这个公式背后的意义是什么,以及如何从基本理论将它推导出来。但是在玻尔眼里,这无疑是一个晴天霹雳,它像一个火花,瞬间点燃了玻尔的灵感,所有的疑惑在那一刻变得顺理成章了,玻尔知道,隐藏在原子里的秘密,终于向他嫣然展开笑颜。

我们来看一下巴耳末公式,这里面用到了一个变量n,那是大于2的任何正整数。n可以等于3,可以等于4,但不能等于3.5,这无疑是一种量子化的表述。玻尔深呼了一口气,他的大脑在急速地运转,原子只能放射出波长符合某种量子规律的辐射,这说明了什么呢?我们回忆一下从普朗克引出的那个经典量子公式:E = hν。频率(波长)是能量的量度,原子只释放特定波长的辐射,说明在原子内部,它只能以特定的量吸收或发射能量。而原子怎么会吸收或者释放能量的呢?这在当时已经有了一定的认识,比如斯塔克(J.Stark)就提出,光谱的谱线是由电子在不同势能的位置之间移动而放射出来的,英国人尼科尔森(J.W.Nicholson)也有着类似的想法。玻尔对这些工作无疑都是了解的。

一个大胆的想法在玻尔的脑中浮现出来:原子内部只能释放特定量的能量,说明电子只能在特定的“势能位置”之间转换。也就是说,电子只能按照某些“确定的”轨道运行,这些轨道,必须符合一定的势能条件,从而使得电子在这些轨道间跃迁时,只能释放出符合巴耳末公式的能量来。

我们可以这样来打比方。如果你在中学里好好地听讲过物理课,你应该知道势能的转化。一个体重100公斤的人从1米高的台阶上跳下来,他/她会获得1000焦耳的能量,当然,这些能量会转化为落下时的动能。但如果情况是这样的,我们通过某种方法得知,一个体重100公斤的人跳下了若干级高度相同的台阶后,总共释放出了1000焦耳的能量,那么我们关于每一级台阶的高度可以说些什么呢?

明显而直接的计算就是,这个人总共下落了1米,这就为我们台阶的高度加上了一个严格的限制。如果在平时,我们会承认,一个台阶可以有任意的高度,完全看建造者的兴趣而已。但如果加上了我们的这个条件,每一级台阶的高度就不再是任意的了。我们可以假设,总共只有一级台阶,那么它的高度就是1米。或者这个人总共跳了两级台阶,那么每级台阶的高度是0.5米。如果跳了3次,那么每级就是1/3米。如果你是间谍片的爱好者,那么大概你会推测每级台阶高1/39米。但是无论如何,我们不可能得到这样的结论,即每级台阶高0.6米。道理是明显的:高0.6米的台阶不符合我们的观测(总共释放了1000焦耳能量)。如果只有一级这样的台阶,那么它带来的能量就不够,如果有两级,那么总高度就达到了1.2米,导致释放的能量超过了观测值。如果要符合我们的观测,那么必须假定总共有一又三分之二级台阶,而这无疑是荒谬的,因为小孩子都知道,台阶只能有整数级。

在这里,台阶数“必须”是整数,就是我们的量子化条件。这个条件就限制了每级台阶的高度只能是1米,或者1/2米,而不能是这其间的任何一个数字。

原子和电子的故事在道理上基本和这个差不多。我们还记得,在卢瑟福模型里,电子像行星一样绕着原子核打转。当电子离核最近的时候,它的能量最低,可以看成是在“平地”上的状态。但是,一旦电子获得了特定的能量,它就获得了动力,向上“攀登”一个或几个台阶,到达一个新的轨道。当然,如果没有了能量的补充,它又将从那个高处的轨道上掉落下来,一直回到“平地”状态为止,同时把当初的能量再次以辐射的形式释放出来。

关键是,我们现在知道,在这一过程中,电子只能释放或吸收特定的能量(由光谱的巴尔末公式给出),而不是连续不断的。玻尔做出了合理的推断:这说明电子所攀登的“台阶”,它们必须符合一定的高度条件,而不能像经典理论所假设的那样,是连续而任意的。连续性被破坏,量子化条件必须成为原子理论的主宰。

我们不得不再一次用到量子公式E = hν,还请各位多多包涵。史蒂芬.霍金在他那畅销书《时间简史》的Acknowledgements里面说,插入任何一个数学公式都会使作品的销量减半,所以他考虑再三,只用了一个公式E = mc2。我们的史话本是戏作,也不考虑那么多,但就算列出公式,也不强求各位看客理解其数学意义。唯有这个E = hν,笔者觉得还是有必要清楚它的含义,这对于整部史话的理解也是有好处的,从科学意义上来说,它也决不亚于爱因斯坦的那个E = mc2。所以还是不厌其烦地重复一下这个方程的描述:E代表能量,h是普朗克常数,ν是频率。

回到正题,玻尔现在清楚了,氢原子的光谱线代表了电子从一个特定的台阶跳跃到另外一个台阶所释放的能量。因为观测到的光谱线是量子化的,所以电子的“台阶”(或者轨道)必定也是量子化的,它不能连续而取任意值,而必须分成“底楼”,“一楼”,“二楼”等,在两层“楼”之间,是电子的禁区,它不可能出现在那里。正如一个人不能悬在两级台阶之间漂浮一样。如果现在电子在“三楼”,它的能量用W3表示,那么当这个电子突发奇想,决定跳到“一楼”(能量W1)的期间,它便释放出了W3-W1的能量。我们要求大家记住的那个公式再一次发挥作用,W3-W1 = hν。所以这一举动的直接结果就是,一条频率为ν的谱线出现在该原子的光谱上。

玻尔所有的这些思想,转化成理论推导和数学表达,并以三篇论文的形式最终发表。这三篇论文(或者也可以说,一篇大论文的三个部分),分别题名为《论原子和分子的构造》(On the Constitution of Atoms and Molecules),《单原子核体系》(Systems Containing Only a Single Nucleus)和《多原子核体系》(Systems Containing Several Nuclei),于1913年3月到9月陆续寄给了远在曼彻斯特的卢瑟福,并由后者推荐发表在《哲学杂志》(Philosophical Magazine)上。这就是在量子物理历史上划时代的文献,亦即伟大的“三部曲”。

G. 原子物理学中有哪些学习方法和思想

相比热统,原子物理学个人感觉简单太多,主要靠记忆就行了。至于为什么把两者比较,因为它们都是量子力学的基础课程。想学好量子力学,这之前的两门准备学科很重要。

H. 原子物理中可以学到什么实验方法或实验思想

原子物理中可以学到什么实验方法或实验思想
原子物理学是研究原子的结构、运动规律及相互作用的物理学分支.它主要研究:原子的电子结构;原子光谱;原子之间或与其他物质的碰撞过程和相互作用.

I. 有哪些保证高效学习的方法

在平时的学习和工作过程中,我们总是会需要记忆很多东西,文章,公式,重要的知识点等等。但是问题就在于此,要么是怎么都记不住,要么是好不容易记住了,但是总是很快就会忘记,针对这些问题,今天山西脑力王就给大家分享几个帮助你快速记忆的方法,希望能够帮助大家更好的学习记忆!

以上不仅仅是快速记忆的一些方法,也给大家提供了一种系统的学习方法,不管是学习语文数学等教科书,还是学习阅读其他的书籍,都可以帮助我们快速的吸收需要的知识点。提升学习能力。

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