玻尔模型:迅速被取代但从未被遗忘|如何工作18新利最新登入 - 新利luck18官网-官方网站,18新利最新登入

波尔的模型＂width= — 玻尔的原子模型。维基共享资源(CC BY 4.0)

你可以搜索一张图片原子你可以在网上找到一个原子，尽管之前没人见过原子。但是我们已经对单个原子的样子进行了估计，这要归功于一群不同科学家的工作，比如丹麦物理学家尼尔斯·玻尔。

原子是物质的组成部分——任何单个元素的单个原子都是自然界中最基本的实体，它仍然遵守宇宙的规则物理我们可以在日常生活中观察到(构成原子的亚原子粒子有它们自己的特殊规则)。科学家们怀疑原子存在了很长一段时间，直到他们能够概念化它们的结构——甚至古希腊人也认为宇宙的物质是由非常小的成分组成的，它们不可能被分解成更小的东西，他们把这些成分称为基本单位atomos，意思是“不可分割的”。到19世纪末，人们了解到化学物质可以被分解成原子，这些原子非常小，不同元素的原子有可预测的重量。

但是在1897年，英国物理学家J.J.汤姆逊发现了电子——原子中带负电荷的粒子，每个人花了大半个世纪的时间都认为它是完全不可分割的——是存在的最小的东西。汤姆逊只是假设了电子的存在，但他无法确切地计算出电子是如何融入原子的。18新利最新登入他最好的猜测是“葡萄干布丁模型，它把原子描绘成一个带正电的派，上面布满了带负电的区域，就像老式甜点中的水果一样。

哈佛化学家达德利·赫施巴赫(Dudley Herschbach)说:“我们发现电子是负电的，它们都具有相同的质量，与原子相比非常小。1986年诺贝尔化学奖因他“在化学基本过程动力学方面的贡献”，在一封电子邮件中。欧内斯特·卢瑟福在1911年发现了原子核。原子核是正电的，质量各不相同，但比电子大得多，体积却很小。”

巨大的飞跃

尼尔斯·玻尔是卢瑟福的学生，1912年，他勇敢地接手了导师破译原子结构的项目。他只花了一年时间就提出了一个氢原子的工作模型。

赫施巴赫说:“1913年玻尔的氢原子模型中有围绕质子的圆形电子轨道，就像地球围绕太阳的轨道一样。”玻尔利用了约翰·巴尔默在1885年发现的一种简单而有规律的氢原子光谱。他还利用了马克斯·普朗克在1900年发现的量子概念。”

1913年，玻尔的模型是一个巨大的飞跃，因为它将新生的量子力学的特征融入到原子和分子的描述中。那一年，他发表了三篇关于原子和分子构成的论文:第一篇也是最著名的一篇是关于氢原子的，另外两篇以他的模型为框架，描述了一些电子更多的元素。在他提出的氢原子模型中，电子围绕原子核运动，但只是在不同能级的特殊轨道上运动。玻尔假设，当电子从高能量轨道跳到低能量轨道时，就会发出光——这就是氢在玻璃管中发光的原因。他算对了氢，但他的模型有点小故障。

德克萨斯农工大学量子科学与工程研究所教授Anatoly Svidzinsky在接受电子邮件采访时说:“该模型未能预测多电子原子的基态能量和分子的结合能的正确值——即使是最简单的2电子系统，如氦原子或氢分子。”所以，在1913年，玻尔的模型显然不太正确。即使是氢原子，玻尔模型也错误地预测了原子的基态具有非零轨道角动量。”

1922年诺贝尔奖

当然，如果你不是量子物理学家，这对你来说可能没有多大意义。18新利最新登入然而，玻尔的模型很快就获得了1922年的诺贝尔物理学奖。但就在玻尔在物理界声名鹊起的同时，科学家们也在改进他的模型:

赫施巴赫说:“玻尔的氢原子模型在1916年被阿诺德·索末菲改进了。”“他发现椭圆轨道可以解释来自圆形轨道附近的光谱线。氢原子的玻尔-索末菲模型是基本的，但量子和相对论成为主要方面。”

索姆费尔德模型＂width= — 半经典电子轨道的索末菲模型，1916年在玻尔模型的基础上改进。
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1925年至1928年间，维尔纳·海森堡、马克斯·伯恩、沃尔夫冈·泡利、埃尔温·薛定谔和保罗·狄拉克在这些方面的发展远远超出了玻尔的原子模型，但他的模型是迄今为止最受认可的原子模型。量子物理学给我们的原子模型看起来不太像被电子行星包围的太阳，而更像现代艺术。我们可能还在使用玻尔模型，因为它很好地介绍了原子的概念。

“1913年，玻尔的模型证明了量化是描述微观世界的正确方法，”斯维津斯基说。因此，玻尔的模型为科学家们指明了一个探索的18新利最新登入方向，并促进了量子力学的进一步发展。如果你知道路径，那么迟早你会找到解决问题的正确方法。人们可以把玻尔模型看作是通往量子世界的徒步旅行路线上的方向标志之一。”