原子结构打开的大门

1855压。巴黎电学器械厂鲁姆柯夫1851年发明。”的老，而且通过对放电管中放电现象的研究，使人们得出意想不到的许多德国波恩大学的物理学教授普吕克对盖斯勒管非常感。他和他的学生克鲁克斯：在盖斯勒管中是低压气体在发光，不论管子是什么形状，他的助手搬来一个V放电管上以后，报告厅窗上的帷幕拉上了，大厅里的灯也熄灭了。在中，大家看到V光，而管子左半部却完全是的。极交换了位置，结果V形管左半部有荧光，而右半部变成的了。克鲁克斯说：虽然阴极射线像光线一样可以生成，但是它不是光线。180°，180°，阴极射线反过来向下偏转作了总结，他：阴极射线是一种物质的流，是带电的物质的流，它以很在极其热烈的掌声中，克鲁克斯结束了他的科学报告。大家涌去，更仔细地察看那些巧妙的放电管。这一系列的科学实验使大家赞叹不已！阴现在要讲一下世界上最有名的的工作了。英国大学有个卡文迪许，是为了纪念1810年的著名科学家卡文迪许而建立的，创建于论，并光是电磁波。第二任是瑞利，他和拉姆赛一起发现了空气中的惰性气体。1884年，汤姆逊做了第三任，他开始研究阴极射线。卡文迪许有各种精密的物理学仪器，有研究电磁学的光荣传统。汤1／2000。1／2000年年月30日，汤姆逊在英国学会讲演的时候曾经：“阴极181／状。这是因为磁场对显像管中的起了偏转作用。1896年初，一件科学发现轰动了世界各国的大学和。科学家们一碰头就会询问和议论：“你看到那篇科学了吗？德国伦琴教授的。”“？发现了一种看不见的射线——X射线，它能各种东“昨天用我们里的阴极射线管作了实验，真有这种射线，奇妙极原来，1895年10月间，德国波恩的物理学教授伦琴在内装起了阴极射线管，开始研究阴极射线。过了不久，中发生了一件怪事，有一包用黑纸包得很好的照相底片全部感了光。再去买来一包新的底片放在伦琴想：过去没发生过的事，现在发生了，现在和过去不同的是内为了避免再发生底片自动感光的，11月8日晚上，他把阴极射线管用了。接着他收拾了一下，关掉电灯就离开了。刚走了不远，他猛然想起，阴极射线管的电源还没有关，于是他又走回。推开门以后，在漆黑的里他看到有一处在闪闪发着绿光。打开电灯一看，原来是一块涂有铂酸钡的荧光屏。他把阴极射线管的电源关掉，再关真是怪事！铂酸钡是一种荧光物质，只有在强光照射下才会发出荧光。伸在荧光屏和阴极射线管之间。果然，在荧光屏上出现了手的。但是仔细一看，伦琴大吃一惊！在很淡的手影之中还显出了黑色的手的骨骼的。手动一动，也动一动，骨骼也在动，非常清楚！面对着这个新发现，伦琴激动极了，他也不想回家了，在里用各种住这种力极强的射线。伦琴几乎整天在中研究这新的射线，回家也在讲他的发现。1895年12月22日，他妻子到来看他的新发现。他从别的拿来一片用黑的妻子大吃一惊，这是一只手的骨骼的，手上戴的金戒指也显得一清二楚！对于这种看不见的射线，伦琴开始认为是了玻璃管壁跑了出来的阴极伦琴想起了代数中的未知数常用X起名叫做X伦琴把他的发现写成，于1895年12月28日在德国的科学上了。伦琴的发现立刻了世界，不仅在科学界，社会上也轰动了，各种报纸和都在讲X射线，有的还载第一张X射线——伦琴夫人的手骨。新发现的消息传到的第四天，就有一位医生用X射线检查了受枪伤的身体里有没有留下。X射线能看穿人的身体，可真是医生的好助手。是这样。在当时，许多都在研究阴极射线，许多也都使用照相底片，底片感光的“偶然”现象必然会在这些发生。例如，发真空阴极射线管的克鲁克斯，在当时就曾经遇到过放在里的底片感光的现象，还有一位科学家，名叫古德斯培德，在知道伦琴的发现以后，声称他象，继续实验，深人研究，终于发现了X后来经过进一步的研究，发现X集中射到靶子上的时候，就会发出很强的XX由于这一伟大发现，伦琴获得了科学界的最高荣誉——1901奖。他是第一个获得物理奖的科学家。 医院里也纷纷装配X射线管用来给 检查。科学家则研究X射线的性质，想解答这个“X”。甚至有些也请人在客厅里安上一台放电管，在客人面前表演X射线，让大家彼此看看各人的骨骼。法国科学家彭加勒详细地研究了伦琴的，他特别注意到中这样一段叙述：“X这部分玻璃管壁还发出荧光。”物质，是不是都会发出XX荧光物质是这样的一种物质，在被光或其他光线照射后，它本身就会发出荧光，但是时间很短。伦琴借以发现X射线的铂酸钡就是这种物质。荧光物质种类很多，其中最普通的就是硫化锌和硫化钙。这类物质在光照射之后，拿到处，就可以看到它们发出绿色的荧光。沙尔选用了硫化锌做实他把照相底片用黑纸包好，上面放上一小块硫化锌，然后放在光下深色的斑点。这不就证明了彭加勒的设想对了吗？光照射硫化锌，硫化锌发出荧光，同时发出X，X1896年2月10日，沙尔在法国每周一次的科学报告会上作了报告。一星期后，又有一位聂文格罗夫斯基也在作了同样的报告，结果和以后，法国每周都有人作报告，宣布他用荧光物质得到了X射线。可以写一篇科学，然后到去作报告。这可真是便宜事，于是，大家这样一来，X射线就不那么神秘了。法国特罗斯特宣称：“用射一下，就可以得到X在从荧光物质中寻找X一种荧光物质（硫酸铀和硫酸钾的复盐），然后在光下放置几小时；底片如果是一个粗心大意的科学家，他做了一次实验，匆忙个结论就完事细地布满硫酸钾铀复盐。当他准备把这些东西拿出去晒的时候，不巧阴天连续几天都是阴天，始终没出来。3月1日仍然是阴天，第二天科学院又要开会了，贝克勒耳只好把没有晒过的试验底片拿去显影。他想，荧定很弱；XX后，荧光物质在一段时间里还能继续发光，这段时间叫做荧光的。各种荧光物质的荧光是不一样的，贝克勒耳用的铀化合物的荧光非常短，只0.01X的时间和荧光并不一致。第二天，贝克勒耳在介绍了他一周来的实验情况。对于发现的偶然情况，他提出了一个新的看法：“荧光现象中产生的不可见的射线的要比荧光的（0.01秒）长得多。”过了一个星期，贝克勒耳又到去作报告。这一个星期，他的实验是在暗室中做的。在暗室中，铀化合物根本不发荧光，但是依然很清楚，不X论怎样晒，也没有得到预期的射线。他去请教特罗斯特。特罗斯特也做了实验，他也没有得到什么射线的。1896年5月18日，贝克勒耳又一次登上法国的讲台，他说：线是不是X也发出X）下开始进行实验的。但是由于他有正确的科学态度，能够反复纸不够厚；也许是硫化物在光下分解了，生成二氧化硫或硫化氢，这些气19。不过，他的发现不像伦琴的发现那样立刻了全世界，也没有引起世X20为了弄清楚这个问题，玛丽在里用化学方法合成了铜铀云母，主要900（的放射性要比铀大几百万倍84519020.1停地放出极强的射线。不仅如此，人们还发现镭的射线能治病，能治疗。了热潮。许多国家纷纷成立了镭学来研究镭和其他放射性物质。有些国的最高荣誉——奖。1919找了，甚至找到上。他们的工夫没有白费，果然发现了一个又一个的新元1979变化的规律，这就是1869年门捷列夫元素周期律。连门捷列夫过的一些元素也先后被发现了几个，这些元素的物理、化学性质几乎同他的一然而出乎意料之外，19按照当时公认的理论，原子是既不能创造，也不能，又不能再分割的提到过的法国的彭加勒就是其中的一位。他把一切都看得很简单，他曾经企图解释X涂，没法解释了。他惊慌失措地说：物理学出现了新的了，镭的发现了能量守恒原理，电子的发现了质量守恒原理，一切物理学的基本定理通通了。验去逐步地这未知世界的奥秘，去总结新的科学规律。20来到英国，到有名的卡文迪许学习和工作。汤姆逊热情地欢迎了他。一开始，他研究刚发现的X要一张纸就能完全挡住，他把它叫做“软”射线；另一类射线则性极强，就像X用磁场研究射线，在卡文迪许里可是拿手好戏，汤姆逊卢瑟福分别研究了三种射线的本领。结果是0.05β射线的本领比α射线强一些，能几毫米厚的铝片。γ射线的本领极强，1.3厘米厚的铅板也只能使它的强度减弱一半。γ射线和X1899天以后，卢瑟福听了欧文斯的报告，来到了。师徒两人都戴上大，还把的门窗关得紧紧的。难道他们都伤风射性强度老是变来变去，一开门，窗口吹来一阵风，甚至呼一口气，钍性存在。吹上一口气，放射性又了。气进行比较，发现镭射气的放射性很快就了，而钍射气的放射性可以维持镭射气是什么？放射性以后，镭射气又变成了什么？卢瑟福和他的另元素，他们给它命名为氧。镭射气在不断氡是放射α射线的，氡又会不断地变成氦，人们很自然地推测α射线卢瑟福知道α射线可以很薄的玻璃，厚的玻璃就穿不过了。他把放射190918031904人们发现，β射线就是快速运动的电子，它能够几毫米厚的铝片，也就是说，电子能原子。如果原子是道尔顿所认为的那样坚硬的小球的话，1／2000。既然原子中只有电子有质量，那么一个200048000该了。难想象怎么能过去。卢瑟福已经对α射线进行了多年的研究，他一直在考虑α粒子在很薄高速前进的α粒子会转弯，看来是碰到了什么物。这种物不会是这一天，卢瑟福和他的年轻助手盖革走进，还有几个学生也来帮忙。里装着新设计的仪器——中间是一片金箔，正对着金箔有一个装有1903窗上的黑色帷幕放下来了。在漆黑的的一角点起一根小小的蜡烛，卢瑟福和学生们一起闲谈了一会，等候大家的眼睛习惯。“1、2、3、4……”盖革数着闪烁镜中出现的闪光的次数——α58，时间里偏转过来的α过了几天，卢瑟福拿出理论计算给盖革看。他根据新的模型算出偏转恰当一点的比喻是像个小小的系，中心是带阳电荷的原子核，外面绕着核转的是带阴电荷的电子。不同的是：在系中，行星绕转，靠万有引力；在原子中，电子绕着原子核转，靠异性电荷的。1911年10月，卢瑟福在卡文迪许科学年会上作了报告。他详细介是0. 厘米，而金原子核的半径大约只有0.000000000003厘米。他指量越大，原子核带的阳电荷就越多，的电子数目也就越多。固定的轨道绕转。电子在原子核外面的运动有时分布成球形；有时分布成按照卢瑟福的模型，带阴电荷的电子靠异性电荷的，围绕着带阳电他们，根据已经知道的电磁运动的规律，电子在运动的时候会放出电曾经作过卢瑟福的的丹麦科学家玻尔研究了这个问题。他应用当时物理学中新发展起来的量子论，电子按着固定的轨道围绕原子核运动的时候是不会放出能量的，所以电子不会掉到原子核上去。他还，电子在原子们的发现很重要，直到今天，全世界的中学和大学的物理、化学中都要详1，4，23231，2，中间不再有空23在刚开始发现放射性的时候，人们认为放射性元素是不停地放射着射现一定量的镭的放射性，经过1622年就要减弱一半，这表示镭已经减少了一 在20世纪初，寻找放射性元素的科学研究在各国的里进行着。24X[[[1。3质，分离开来有三种，起名叫做镭A、镭BCX[[[2Y、铀Z、镭C′、镭D、镭E、镭F、锕X、射锕、射钍……一共三4141.96.780000前面我们已经讲了他测量阴极射线——电子流的实验。1907他在管内换用了不同气体进量。结果发现，同阴极射线不一样，阳极0.0000000000000000000000017183641620222022索地的证实了。有两种不同质量的氖原子，一种的质量是氢原子的202220Ne22Ne。素；镭A、镭C′都是钋的同位素；钍X、新钍[[[1多年来，汤姆逊兼任着大学卡文迪许和三一学院院长的职务。1919年，他辞去卡文迪许 的职务，并且推荐卢瑟福做他的第一，α粒子的速度要足够大，卢瑟福选用了镭C′（由镭蜕变生成的放出来的α1920079C′的小窗口上涂着硫化锌。α粒子射在窗口上，窗口就会发出闪光。是不一样的，镭C′放射的α7用汤姆逊的方法做实验证明，这是一种力很强的速度比α粒子更快的4氮原子核真的被α另一种元素，希望能点石成金，他们始终没做到。而如今，在卢瑟福的19191001814他的假说以后，有的科学家赞成，有的科学家。赞成派和为这个问题争论了一个世纪。那时候，人们都相信道尔顿观点：同一元不是整数。们有实验为根据，宣布普劳特的假说是。———————————35.535.5的谜解开了。普劳特的假说又了。普劳特是对的，而道尔顿的关——α841648又少了一半。这个究竟应当怎样解释呢？200第一号预制件就是氢，它是由一个质子 和绕着质子旋转的一个电起。科学家们非常简单地把一些问题都解决了。11H1142He42（4－2＝2）电子。8168O168（16－8＝8）81735Cl，351818）37Cl，3720＝20）电子构成的。这两种原子的电子数都是17226Ra，它放射出α 4He，222 222Ra→222 氡还要继续放射出α 222Rn→222 226＝222＋4，222＝218＋4；＋2，86＝84＋24，22素。88α86，86α粒子蜕变84222PoA（RaA）。卢瑟福实现人工核反应用的镭C′，也是钋的一种同位素——214Po。-1/1836，0e，通常简写成e--227Ac，它放出β 227Ac→227 左下角数目之和也相等：89＝90－1号元素锕放出β904He＋14N→17O＋1 布拉克特使α23000片，结果只照到了8张人工核反应的。这是1925情。在上，和质子。他又用2厘米厚的铅板试了试，射线还是过去了，强度只减弱把它们弹开了，正像他和卢瑟福以前研究的α粒开氢原子核的情形一样。1932中子是1932年发现的。人们想起了卢瑟福的，他在1920年就认为原年物理学家海森堡根据物理学的一些原理，原子核里不可能有电子；他认受，成为今天我们所熟知的。2α4He，左上角是质量数，也就是核中的质子和2同样，氯有两种同位素，3517Cl1718中子；37Cl1720（37－17＝20）01n，1000发现中子的核反应是α4He＋9Be→p--12C＋1n4＋9＝12＋1， 2＋4＝6＋0195036卢瑟福曾经发现，用α4

Si＋1 小居里夫妇没有灰心，他们回到继续研究。他们认为α粒子轰击铝4

30P30

Si＋e＋（0 1934年11月15日，在法国的会议上，他们详细地介绍了他们的实年得到物理奖的是发现中子的查德威克。约里奥-居里在领取奖金的中：“我们看清楚了，那些能够创造和破坏元素的科学家也能够实现性的核反应……如果在物质中能够实现核反10.00000000000000000000000167310.00000000000000000000000167510.000000000000000000000000000911一大串0，数一大串0，为了方便起见，需要规定一个衡量它们的质量标612C6（0.00000000000000000000001993）1／121位，符号是u。1＝0.00000000000000000000000166612C12u。按此原子质量单位计算：1.00728u6那位测量原子核质量的阿斯顿，把他的仪器不断改进，测量得越来越22224He224He24.00260u，0.0304u612C6，6666×（1.00728＋1.00867＋0.00055）＝12.099u612C12u，0.099u6

U9214692239.986u

U238.051u，1.935u。1905个定律说，当一个过程放出能量Em，能量和E＝mc2或中C40.03克。这时会放出多少能量呢？按E＝mc2计算，放出的能量 ＝2700000000000（焦耳480000m＝———— ＝0.0000000000053（千克 对比一下，用4克氢当烧成水的化学反应放出的热量大约可以把1450005001038倍！0.0000000000001为什么能够不停地发出极大量的光和热呢？贝特在1938年：在太阳的炽热的里正在发生着四个质子合成一个氦核（同时放出两个正电子）科学家还用计算证明，如果把重的原子核，例如铀核，成两块的话，1克235U成差不多相等的两块时，放出的能量如果都能转化成电能但是，怎样才能使铀原子核成两块，放出这样多的能量来呢？从到成为现实，只用了不到十年的时间。用中子当400射中。他决定换用中子作弹。产生中子。这就是一个不断发射中子的。1n＋19F→20 1

费米继续做的试验很顺利，在氟以后的元素大都可以被中子，变成放铝原子核被中 后放出α粒子，变成放射性钠1

放射性钠放出β磷原子核被中子后放出质子，变成放射性硅放射性硅放出β碘原子核被中 以后什么粒子也不放出，变成放射性碘放射性碘放出β费米用中子做弹，一下子就制成许多种放射性同位素。同时，他还发现周期表中的重元素（原子序数大的元素）的核在被中子以后，都不放出α放射β（也就是增加一个单位阳电荷），1939394951934（原子序数比铀大的）93、94、95。93、94、9593、9495就在费米宣布制出超铀元素的那一年，《应用化学》上登了一封来信。信中：“用中子轰击重核，可能使这核成几个大块的碎片。当寻找着超铀元素。她认为费米没有制出来超铀元素，因为费米新元素的但是，少数人的意见并不一定是错误的。493、9495193857哈恩听到这个消息以后，再也坐不住了，立刻跑到里做起实验来。56，92真的成为大约相等的两块。1938年12月22日，在德国《自然科学》上，哈恩了他的发现。一个中子能够打碎一个铀原子核。这个新的发现又了科学界，许多人种元素。1946年，当时在法国的我国科学家强和夫妇发现，在中子轰击下，铀原子核还可以成三块或四块。然而最可能发生的情况是成为大小差不多相等的两块。例如，一个中子打到铀的同位素23592U的核里去，这个核就会成为一个钡原子核14156BA9136Kr323592U33323592U399923592U27一个中子可以打破无数个23592U的核。前面已经，铀原子核破裂就会放出大量的能量——原子核能来。如此说来，23592U好比是，中子好比是小火星，一个小火星就会使一块着火，一块23592U碰到一个中子也会爆可是，科学家们过去用大量中子轰击铀片，并