인류가 원자 구조를 인식하는 과정 19 세기 초 영국 과학자 달튼 J 는 각종 원소가 화합할 때의 질량 비율 관계를 총결하여 원자론을 제시했다. 그는 물질이 원자로 구성되어 있고, 원자는 화학변화에서 창조되거나 파괴될 수 없고, 분리될 수도 없고, 화학반응에서 그 성질을 그대로 유지한다고 생각한다. 같은 원소의 원자질량, 모양, 성질은 정확히 같지만 원소마다 원자가 다르다. 그는 원자에 대한 초기 모델을 묘사하여 화학반응이 따르는 질량관계를 합리적으로 해석하고, 물질 구조의 미시적 관점에서 거시화학 현상의 본질을 밝혀냈다. 도르턴 J 가 원자 이론을 창설한 이래로, 오랫동안 사람들은 원자가 유리 솔리드 볼과 같다고 생각했고, 그 안에는 더 이상 무늬가 없었다. 과학기술이 발달하면서 많은 새로운 실험 현상, 특히 전자, 엑스레이, 방사능의 발견으로 원자불가분의 관념을 바로잡아 원자 구성과 그 내부 구조의 신비를 탐구할 수 있게 되었다. 1897 년 톰슨은 음극선을 연구할 때 원자에서 전자의 존재를 발견했다. 이것은 고대 그리스인들이 전해 내려오는' 원자는 분할할 수 없다' 는 관념을 깨고, 원자가 계속 분열될 수 있고, 자신의 내부 구조가 있다는 것을 분명히 보여 주었다. (윌리엄 셰익스피어, 원자, 원자, 원자, 원자, 원자, 원자, 원자) 전자 외에 원자 안에 또 무엇이 있습니까? 전자는 어떻게 원자에 남아 있습니까? 원자에 양전하를 띠는 것은 무엇입니까? 양전하가 어떻게 분포되어 있습니까? 음전기가 있는 전자는 어떻게 양전기가 있는 것과 상호 작용합니까? 많은 새로운 문제들이 물리학자 앞에 놓여 있다. 당시의 과학적 실천과 실험 관찰 결과에 따르면 물리학자들은 풍부한 상상력을 이용해 다양한 원자 모델을 제시했다. 행성 구조 원자 모델 190 1 프랑스 물리학자 페란이 제시한 구조 모델은 원자의 중심이 양전하가 있는 입자이고 주변은 궤도가 움직이는 전자라고 생각한다. 전자의 주기는 원자가 발사한 스펙트럼 주파수와 일치하며, 최외층의 전자는 버려져 음극선을 방출한다. 중성 원자 모델 1902 독일 물리학자 릴나드가 중성 입자 동력학 모델을 제시했다. Learnard 의 초기 관찰에 따르면 음극선은 진공관의 알루미늄 창을 통해 튜브 밖으로 도달할 수 있습니다. 이 관찰에 따르면 그는 1903 에서 흡수 실험을 통해 고속 음극선이 수천 개의 원자를 통과할 수 있다는 것을 증명했다. 당시 유행했던 반유물주의자에 따르면 원자의 부피는 대부분 비어 있었고, 강성 물질은 약 10-9 (즉 10 만분의 1) 에 불과했다. Learnard 는' 강성 물질' 이 원자 내부 공간에 흩어져 있는 대량의 양수 및 음수 전하의 합성이라고 가정한다. 켈빈, 영국의 저명한 물리학자, 발명가, 본명 당무손. Kelvin 의 연구 범위는 매우 넓어서 열학, 전자기학, 유체역학, 광학, 지구물리학, 수학, 공학 응용 분야에 모두 기여했다. 그는 평생 논문 600 여 편을 발표하고 발명 특허 70 건을 받았다. 그는 당시 과학계에서 높은 명성을 누렸다. Kelvin 1902 는 고체 전하구 원자 모델을 제시했습니다. 즉, 원자를 양전기가 균일하게 있는 구로 취급하고 구 내부에 음전기가 있는 전자가 묻혀 정상적인 경우 정전기 균형 상태에 있습니다. 이 모델은 나중에 J. J. Tang Musun 에 의해 개발되었고 나중에 Tang Musun 원자 모델로 알려졌습니다. 건포도 케이크의 모델인 톰슨은 원자 구조를 묘사하기 위해 더 체계적인 연구를 계속했다. 톰슨은 원자에 몇 개의 음전기가 이 구체에서 작동하는 균일한 양극구가 포함되어 있다고 생각한다. 마이어의 서스펜션 자석 균형에 대한 연구에 따르면, 그는 전자의 수가 일정 한도를 초과하지 않으면 이러한 작동 전자가 형성하는 고리가 안정될 것이라는 것을 증명했다. 전자의 수가 이 제한을 초과하면 두 개의 고리로 열거되는 등. 이런 식으로 전자의 증가는 구조적으로주기적인 유사성으로 이어지며 멘델레프 주기율표에서 물리 화학적 성질의 반복적인 재현도 해석될 수 있다. 톰슨이 제안한 이 모델에서 구체에 전자가 분포하는 것은 케이크에 장식된 건포도와 비슷하다. 많은 사람들이 톰슨의 원자 모형을 건포도 케이크 모델이라고 부른다. 원자가 왜 전기 중성인지, 전자가 원자에 어떻게 분포되어 있는지 설명할 수 있을 뿐만 아니라 음극선 현상과 금속이 자외선에 노출되어 전자를 방출할 수 있는 현상도 설명할 수 있다. 그리고 이 모델을 근거로 원자의 크기를 약 10-8 cm 로 추정할 수 있다는 것은 놀라운 일이다. 톰슨 모델은 당시 많은 실험 사실을 설명할 수 있었기 때문에 많은 물리학자들이 쉽게 받아들였다. 토성 모델은 일본 물리학 학부모 한타로오카가 2003 년 2 월 5 일 도쿄 수학물리학회에서 구두로 소개한 것으로, 2004 년 2 월 5 일 일본 영국 독일 잡지에' 원자 중 전자운동 해석 선형 리본 스펙트럼 및 방사능' 논문을 게재했다. 그는 톰슨의 모델을 비판했다. 양수와 마이너스 전기가 서로 침투할 수 없다고 판단했고, 그가' 토성 모형' 이라고 부르는 구조, 즉 양전기가 있는 커널을 둘러싸고 회전하는 전자모형을 제시했다. 양전기가 있는 큰 질량 공은 같은 각속도로 원주 운동을 하는 균등한 간격으로 분포된 전자로 둘러싸여 있다. (윌리엄 셰익스피어, 윈스턴, 양전, 양전, 양전, 양전, 양전, 양전) 전자의 방사형 진동은 선 스펙트럼을 방출하고, 원환면에 수직인 진동은 밴드 스펙트럼을 방출한다. 고리의 전자는 베타광선으로 날아가고, 중심 구의 양전 입자는 알파 광선으로 날아간다. 이 토성 모델은 그의 이후 원자 핵 형성 모델에 큰 영향을 미쳤다. 1905 년 그는 알파 입자 전하 비율 측정 등 실험 결과를 분석해 알파 입자가 헬륨이온이라는 것을 발견했다. 1908 년 스위스 과학가 츠가 자기원자 모형을 제안했다. 그들의 모형은 당시의 일부 실험 사실을 어느 정도 설명할 수 있지만, 많은 새로운 실험 결과를 설명할 수는 없기 때문에 더 이상 발전하지 못했다. 몇 년 후, 톰슨의 건포도 케이크 모형은 그의 학생인 루더퍼드에 의해 전복되었다. 태양계 모델인 원자핵 모델인 영국 물리학자 어니스트 루더퍼드는 1895 년 영국 카번디쉬 연구소에 와서 톰슨을 따라 첫 해외 대학원생이 되었다. 루더퍼드는 근면하고 배우기를 좋아한다. 톰슨의 지도 아래 루더퍼드는 그의 첫 실험인 방사능 흡수 실험을 하다가 알파 광선을 발견했다. 러더퍼드는 교묘한 실험을 설계했다. 그는 우라늄, 라듐 등 방사성 원소를 납 용기에 넣고 납 용기에 작은 구멍만 남겼다. 납은 방사선을 막을 수 있기 때문에, 복사의 극히 일부만이 작은 구멍에서 나와 좁은 방사선을 형성한다. 러더퍼드는 방사능 빔 근처에 강한 자석을 두었는데, 그 결과 한 광선은 자석의 영향을 받지 않고 직선 운동을 유지하는 것으로 드러났다. 두 번째 광선은 자석의 영향을 받아 한쪽으로 치우쳤지만, 심하게 편향되지 않았다. 세 번째 빛은 매우 심하게 빗나갔다. 러더퍼드는 서로 다른 두께의 재료를 방사선 방향에 두고 방사선의 흡수를 관찰한다. 첫 번째 복사는 자기장의 영향을 받지 않습니다. 즉, 전기가 없고 관통력이 강하다는 뜻입니다. 일반 종이, 나무 부스러기 등은 방사선의 전진을 막을 수 없고, 두꺼운 납판만이 완전히 막을 수 있다. 이것이 바로 감마선이다. 두 번째 광선은 자기장의 영향을 받아 한쪽으로 편향된다. 자기장의 방향에서 이 광선은 양전기를 띠고 있다고 판단할 수 있다. 이런 광선의 관통력은 매우 약해서 종이 한 장으로 완전히 막을 수 있다. 이것은 루더퍼드가 발견한 알파 광선입니다. 세 번째 광선은 편향 방향으로 음전하를 띠고 있으며, 성질이 빠르게 움직이는 전자와 같기 때문에 베타광선이라고 한다. 루더퍼드는 자신이 발견한 알파 광선에 특히 관심이 있다. 심층적이고 세심한 연구를 통해 그는 알파 광선이 양전이 있는 입자의 흐름이라고 지적했다. 이 입자들은 헬륨 원자의 이온, 즉 두 전자가 부족한 헬륨 원자라고 지적했다. (윌리엄 셰익스피어, 헬륨, 헬륨, 헬륨, 헬륨, 헬륨, 헬륨) 계수관' 은 독일 학생인 한스 게이거가 발명한 것으로 육안으로는 보이지 않는 전기 입자를 측정하는 데 사용할 수 있다. 가이거 카운터의 도움으로 루더퍼드가 이끄는 맨체스터 실험실은 알파 입자의 성질에 대한 연구가 급속히 발전했다. 19 10 년, 마스든이 맨체스터 대학에 왔습니다. 루더퍼드는 그에게 알파 입자로 금박을 폭격하고, 실천 실험을 하고, 형광화면으로 금박을 통과하는 알파 입자를 기록하게 했다. 루더퍼드와 가이거는 여러 차례 이런 실험을 해 보았는데, 그들의 관측 결과는 톰슨의 건포도 케이크 모형과 잘 일치한다. Masden 과 Gager 는 이미 여러 차례 행해진 이 실험을 반복했고, 기적이 나타났다! 그들은 산란된 알파 입자뿐만 아니라 금박에 반사되는 알파 입자도 관찰했다. 대량의 실험, 이론 계산, 신중한 고려를 한 후, 그는 대담하게 원자핵 원자 모형을 제시하여 그의 선생님 톰슨의 고체 전기 공 원자 모형을 전복시켰다. 루더퍼드는 일련의 핵반응을 통해 양성자인 수소이온이 모든 원자핵의 성분임을 발견하고 중성자를 예언한 뒤 그의 학생인 채드웨이크에게 발견돼 양성자와 중성자를 기반으로 한 핵구조 모델을 만들었다. 톰슨 원자 모델은 α 입자의 산란을 설명 할 수 없습니다. 세심한 계산과 비교를 통해 루더퍼드는 양전하가 작은 영역에 집중되어 있고 알파 입자가 단일 원자를 통과할 때만 큰 각도 산란이 발생할 수 있다는 것을 발견했다. 즉, 원자의 양전하가 반드시 원자 중심의 작은 원자핵에 집중되어 있다는 것이다. 이 가설을 바탕으로 루더퍼드는 알파 산란의 일부 법칙을 더 계산해 추론을 했다. 이 추론들은 곧 가이거와 마스덴의 일련의 아름다운 실험에 의해 증명되었다. 루더퍼드의 원자 모델은 태양계와 같습니다. 양전기가 있는 핵은 태양과 같고 음전기가 있는 전자는 태양 주위를 돌고 있는 행성과 같습니다. 이' 태양계' 에서 그것들 사이의 힘은 전자기 상호 작용이다. 그는 원자에 양전하를 띤 물질이 모두 하나의 작은 핵에 집중되어 있으며, 대부분의 원자 질량도 이 작은 핵에 집중되어 있다고 설명했다. 알파 입자가 원자핵을 직접 쏘면 다시 튕길 수 있다. 이것은 α 입자의 큰 각도 산란을 만족스럽게 설명합니다. 루더퍼드는 유명한 논문' 물질이 α와 베타 입자의 산란과 그 원리 구조' 를 발표했다. 루더퍼드의 이론은 원자 구조를 연구하는 새로운 방법을 열어 원자 과학의 발전에 불후의 공헌을 하였다. 그러나, 그 당시 오랜 시간 동안 루더퍼드의 이론은 물리학자들의 냉대를 받았다. 루더퍼드의 원자 모델의 치명적인 약점은 양전하 사이의 전기장력이 안정성의 요구 사항을 충족시키지 못한다는 것이다. 즉 전자가 원자핵 밖에 어떻게 안정적으로 머물러 있는지 설명할 수 없다는 것이다. 보어 모델 루더퍼드의 이론은 덴마크에서 온 한 젊은이를 끌어들였다. 그의 이름은 니 볼이다. 그는 루더퍼드 모델을 바탕으로 원자핵 외전자의 양자화 궤도를 제시하여 원자 구조의 안정성 문제를 해결하고 완전하고 설득력 있는 원자 구조 이론을 묘사했다. 볼은 코펜하겐의 한 교수 가정에서 태어났고, 19 1 1 년 코펜하겐 대학 박사 학위를 받았다. 19 12 3 월부터 7 월까지 루더퍼드의 실험실에서 공부하는 동안 그의 원자 이론이 탄생했다. 볼은 먼저 플랑크의 양자 가설을 원자 내부의 에너지로 확대하여 루더퍼드 원자 모델의 안정성 문제를 해결했다. 원자는 이산 에너지 광자를 통해서만 에너지를 바꿀 수 있다고 가정합니다. 즉, 원자는 이산 정상 상태에만 있을 수 있고, 최저 정상 상태는 원자의 정상 상태입니다. 그리고 친구 한센의 영감을 받아 악보선의 조합법칙에서 안정된 점프의 개념을 얻었다. 그는 19 13 과 1 1 의 7 월과 9 월에 그의 장문' 원자구조와 분자구조' 의 세 부분을 발표했다. 볼의 원자 이론은 전자가 어떤 특정한 가능한 궤도로 원자핵을 둘러싸고, 원자핵에서 멀어질수록 에너지가 높아진다는 원자 이미지를 제시한다. 가능한 궤도는 전자의 각운동량이 H/2π의 정수 배수여야 한다는 것입니다. 전자가 이러한 가능한 궤도에서 움직일 때 원자는 에너지를 방출하거나 흡수하지 않으며, 전자가 한 궤도에서 다른 궤도로 이동할 때만 방출되거나 흡수되는 방사선은 단주파수이다. 방사선의 주파수와 에너지 사이의 관계는 e = h ν 에 의해 주어진다. 볼의 이론은 원자의 안정성과 수소 원자 스펙트럼 선의 법칙을 성공적으로 설명했다. 볼의 이론은 양자 이론의 영향을 크게 확대하여 그것의 발전을 가속화했다. 19 15 년, 독일 물리학자 소말피는 볼의 원자 이론을 타원 궤도를 포함하도록 확장하고 속도에 따라 전자 질량이 변하는 좁은 상대성 효과를 고려했다. 얻어진 스펙트럼의 미세 구조는 실험과 일치한다. 전자구름 모델은 1920 년대부터 현대모형 (전자구름 모형) 이 전자가 원자핵 주위를 움직일 때 음전하를 띤 구름을 형성했다. 전자의 정확한 위치는 확정된 순간에 정확하게 확정할 수 없는 이미지의 비유다. 전자가 원자핵 밖의 어느 영역에 나타났는데, 마치 음전기를 띤 구름이 원자핵 주위를 감싸고 있는 것처럼, 사람들은 형상적으로' 전자구름' 이라고 부른다. 전자는 원자와 같은 작은 공간 (직경 약 10- 10 미터) 에서 고속으로 움직이는 미세한 입자입니다. 원자핵 밖에서의 전자의 움직임은 거시물체의 움직임과는 달리 정해진 방향과 궤적이 없다. 전자 구름만이 원자핵 외층 공간 어딘가에서 그것의 기회 크기를 묘사하는 데 사용될 수 있다. 전자구름은 근대 이래 외층공간의 전자 분포에 대한 이미지로서 행성 궤도 모델과는 다르다. 전자는 파동의 이중성을 가지고 있어 거시물체의 움직임처럼 확실한 궤도를 가지고 있지 않기 때문에 그 궤적을 그릴 수 없다. 우리는 그것이 어느 순간에 외계에 나타날 곳을 예측할 수 없고, 그것이 어느 곳에 나타날 확률만 알 수 있다. (존 F. 케네디, 희망명언) 과학 기술의 발전은 또한 새로운 시대의 도래를 선포했다. 양자역학의 발전사를 세 부분으로 나누면 플랑크가 1900 년에 양자탄생을 선언한다면 볼은 19 13 년에 청년으로 진출한다고 발표했다. 처음으로 완전한 양자 이론 체계가 수립되었다. 이제 과학자들은 전자현미경과 터널 현미경을 스캔하여 원자 사진을 찍을 수 있게 되었다. 현대 과학과 기술의 발달로 많은 새로운 실험 현상이 나타나고 원자에 대한 인간의 인식 과정이 계속 심화될 것이다. 동시에 원자 구조에 대한 심도 있는 탐구도 다른 학과의 발전을 촉진할 것이다. 나는 우리가 과학 발전의 새로운 시대를 보게 될 것이라고 믿는다.