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    卢瑟福

    一、卢瑟福对物理学的贡献是什么

    卢瑟福出生于新西兰的一个偏僻小村庄,他从小就向往解释宇宙,向往发明,向往创造.1889年他考上了新西兰大学.大学期间,他就自己动手制成一种灵敏的检波器,试验了在新西兰大地上的第一次电报,并发表了电磁学方面的论文.凭着这几篇论文,大学毕业几年后,卢瑟福到了剑桥大学的卡文迪实验室.在这里,他接受了老师汤姆孙的建议,开始了对原子的探试.探试的第一步就是抓住镭放出的射线,看它到底是些什么东西,然后就可以顺藤摸瓜追踪原子内的秘密.卢瑟福天生是个实验的好手,他立即设计了一个实验,用一个铅块,钻上小孔,孔内放一点镭.这样射线只能从这个小孔里发出,然后将射线放到一个磁场里.奇怪的现象出现了,一束射线立即分成三股,一股靠近N极偏转,一股靠近S极偏转,还有一股不偏不倚一直向前,卢瑟福给它们取名为α、β和γ射线.经过测定,β射线就是老师汤姆孙发现的电子流,γ 射线就是伦琴发现的X光,居里夫妇发现的放射性就是α、β和γ射线.好个卢瑟福,真是出手不凡,19世纪最后10年的三大发现他在一个实验里就全部得到解释.当他兴冲冲地把这些新发现告诉老师汤姆孙时,老师自然很高兴,顺便还告诉卢瑟福一个消息:加拿大麦克吉尔大学物理系派人来剑桥聘请教授,他认为卢瑟福是最好的人选.1898年卢瑟福横渡大西洋到了加拿大,在这里,他遇到一个比他小七岁的年轻助手索迪,索迪的化学知识很丰富,这正好弥补了卢瑟福化学知识上的不足.这时,卢瑟福又想起了在剑桥时遇到的一个老问题,α粒子从所具有的电量和质量来看很像元素氦,有索迪做助手,卢瑟福马上开始验证.实验结果出来了,α射线果然就是氦流.那么镭放出α射线后剩下的又是什么呢?经实验,竟然又是一种新元素氡.于是卢瑟福宣布放射性既是原子现象,又是产生新物质的化学变化的伴随物.1907年,为了表彰卢瑟福的这一重大发现,诺贝尔评审委员会授予他诺贝尔化学奖.你可能会莫名其妙,物理学家怎么获得了化学奖.没错,正如卢瑟福所说:“这真是太妙了!我一生中研究了许多变化,但是最大的变化是这一次,我从一个物理学家变成了一个化学家.”。

    二、卢瑟福的原子结构行星模型存在的缺陷

    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.。

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