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玻爾模型:快速更換但從未忘記巨大的飛躍1922年諾貝爾獎

傑斯琳·希爾茲(傑斯琳·希爾茲)

玻爾模型:快速更換但從未忘記巨大的飛躍1922年諾貝爾獎

玻爾原子模型

你可以在網際網路上搜尋原子的圖檔,即使沒有人真正看到它們。但是,由于一群不同科學家的工作,例如丹麥實體學家尼爾斯·玻爾(Niels Bohr),我們已經估計了單個原子的外觀。

原子是物質的基礎,任何元素的單個原子都是自然界中最基本的實體,仍然遵循我們在日常生活中可以觀察到的實體規則(組成原子的亞原子粒子有其自己的特殊規則)。科學家懷疑原子在概念化其結構之前已經存在了很長一段時間 - 甚至古希臘人也認為宇宙的問題是由如此小的組成的,它們不能分解成任何更小的東西,他們稱這些基本單位原子為原子,意思是"未分割的"。到19世紀末,人們知道化學物質可以分解成非常小的原子,并且不同元素的原子具有可預測的重量。

但後來,在1897年,英國實體學家JJ Thomson發現,存在的最小的東西是電子 - 幾個世紀以來,每個人都認為粒子與原子内的負電荷完全不可分割。湯姆森隻假設電子存在,但他無法弄清楚它們是如何嵌入原子的。他最好的猜測是"離子布丁模型",它将原子描述為帶正電荷的餡餅,周圍散布着帶負電荷的區域,就像水果散落在老式甜點上一樣。

"電子産品被發現是負電的,與原子的品質相同,而且非常小,"哈佛大學化學家達德利·赫施巴赫(Dudley Herschbach)說。1986年,他因"對化學基本過程動力學的貢獻"而獲得諾貝爾化學獎。"。歐内斯特·盧瑟福在1911年發現了這個原子核。原子核帶正電,具有多種品質,但比電子大得多,但尺寸很小。"

<h1級"pgc-h-right-arrow">一個巨大的飛躍。</h1>

盧瑟福的學生尼爾斯·玻爾(Niels Bohr)在1912年巧妙地接管了他的導師解釋原子結構的計劃。他隻花了一年的時間就提出了氫原子的工作模型。

玻爾模型:快速更換但從未忘記巨大的飛躍1922年諾貝爾獎

尼爾斯·亨裡克·玻爾(Niels Henrik Bohr,1885-1962),丹麥實體學家,開發了原子模型,并獲得了1922年諾貝爾實體學獎。

"玻爾在1913年建造的氫原子模型在質子周圍有一個圓形電子軌道,就像地球繞太陽運作一樣,"Hirschbach說。玻爾采用了一種簡單而規則的氫原子光譜模式,約翰·巴爾默(John Balmer)在1885年發現了這種模式。他還利用了馬克斯·普朗克(Max Planck)在1900年發現的量子概念的想法。"

1913年,玻爾模型通過将新量子力學的特征整合到原子和分子的描述中,實作了巨大的飛躍。那一年,他發表了三篇關于原子和分子組成的論文:第一篇也是最着名的是關于氫原子的,另外兩篇在他的模型架構内描述了具有更多電子的元素。他的氫原子模型允許電子在原子核周圍移動,但隻能在具有不同能級的特殊軌道上移動。玻爾假設電子從高能軌道跳到低能軌道時會發光,這就是為什麼氫在玻璃管中發光的原因。他對氫的看法是正确的,但他的模型有問題。

"該模型無法預測多電子原子基态和分子的組合能量的正确值,即使對于最簡單的2電子系統,如氦原子或氫分子也是如此,"德克薩斯A.M量子科學與工程研究所教授Anatoly Svidzinsky在一封電子郵件中說。"是以,早在1913年,很明顯玻爾模型并不完全正确。即使對于氫原子,玻爾模型也錯誤地預測原子的基底具有非零軌道角動量。"

< h1級"pgc-h-right-arrow">1922年諾貝爾獎</h1>

如果你不是量子實體學家,當然這對你來說沒有多大意義。但玻爾的模型因快速跟蹤而獲得了1922年諾貝爾實體學獎。但是,盡管玻爾正在鞏固他在實體學領域的聲譽,但科學家們仍在改進他們的模型:

"1916年,阿諾德·索末菲(Arnold Sommerfeld)改進了玻爾氫原子模型,"赫施巴赫說。"他發現了一個橢圓軌道,其光譜線接近圓形軌道的光譜線。氫原子的玻爾-索末菲模型是基本的,但量子和相對論是主要方面。"

玻爾模型:快速更換但從未忘記巨大的飛躍1922年諾貝爾獎

半經典電子軌道的索默費爾德模型在1916年的玻爾模型上得到了改進。

半經典電子軌道的索默費爾德模型在1916年的玻爾模型上得到了改進。

在1925年至1928年間,維爾納·海森堡,馬克斯·伯恩,沃爾夫岡·保利,歐文·薛定谔和保羅·狄拉克提出了遠遠超出玻爾原子模型的方面,但他是迄今為止最受認可的原子模型。量子實體學的原子模型使我們看起來不像被電子行星包圍的太陽,而是現代藝術。我們可能仍在使用玻爾模型,因為它是對原子概念的良好介紹。

"1913年,玻爾的模型證明,量化是描述微觀世界的正确方法,"Svidzinsky說。是以,玻爾模型為科學家提供了尋找方向的指導,并刺激了量子力學的進一步發展。如果您知道路徑,遲早會找到解決問題的正确方法。人們可以把玻爾模型想象成其中之一。沿着遠足徑的量子世界方向的标志。"

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