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葡萄干蛋糕

王朝百科·作者佚名  2009-12-08
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"葡萄干蛋糕"(Plum Pudding Model)指的是一种模型,又可翻译为“枣糕模型”.

1903年物理学家汤姆生(J.J. Thomson,1856-1940)提出了一个原子结构模型,人们把它叫做"葡萄干蛋糕"模型.

汤姆生模型认为,正电荷均匀分布在整个原子球体中(球直径的数量级是10的-10次方米),带负电的电子散布在原子中,这些电子分布在对称的位置上.当这些电子静止在平衡位置上时,电子就会振动而使原子发光.

历史上,在一段时间内汤姆生的原子模型曾得到广泛的承认,后来被卢瑟福的有核模型所取代.

汤姆孙在卡文迪什实验室发现了电子之后,并没有丝毫的满足。一个更重要的问题在他的脑海里盘旋:既然阴极原子会放出大量的电子,那么,这些电子在物质的原子结构中一定扮演了一个很重要的角色。这种想法在当时可算得上是一种创见,因为按照传统的观点,原子是一个坚硬的实心小球,它里面未必会有什么新鲜玩艺儿。

1904年,汤姆孙根据自己的实验结果,又借鉴了别的科学家的研究成果,给原子王国描绘了这样一幅图象:原子是一个小小的球体,原子里面充满了均匀分布的带正电的流体。球内还有若干个电子,它们都在这种正电荷液体中,就象许多软木塞浸在一盆水里一样,这些电子等间隔地排列在与正电球同心的圆周上,并以一定的速度做圆周运动从而发出电磁辐射,原子光谱所反映的就是这些电子的辐射频率。由于电子所带负电荷的总和与电液体所带正电荷总和相等,但符号相反,所以原子从外面看上去是中性的.在汤姆孙提出的这种原子模型中,电子镶嵌在正电荷液体中,就象葡萄干点缀在一块蛋糕里一样,所以又被人们称为“葡萄干蛋糕模型”。

从经典物理学的角度看,汤姆孙的模型是很成功的。它不仅能解释原子为什么是电中性的,电子在原子里是怎样分布的,而且还能解释原子为什么会发光。此外,从汤姆孙模型出发,还能估计出原子的大小约为一亿分之一(10-8)厘米,这也是一项惊人的成就。并且,汤姆孙还得出一个结论:原子中电子的数目等于门捷列夫元素周期表中的原子序数,这个结论是正确的。因此,在一段时间里,汤姆孙的原子模型得到了广泛的承认。现在,展现在人们面前的原子既不是一个虚无缥缈的世界,也不是一个简简单单的实心小球。原子是有质量(尽管很轻)、有大小 (尽管很小)、有内部结构的东西了。

以汤姆孙为首的英国剑桥学派,在原子物理学上所取得的这些惊人成就,使欧洲大陆上的物理学家都拜倒在他们的脚下。但谁也不曾想到,如此完美的原子模型在十多年后竟被汤姆孙的一位学生推翻了,这位“叛逆者”来自距离英国万里之外的新西兰。

 
 
 
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