在生活当中,我们经常会听到一些物理学名词,如分子、原子、量子等,我们对这些词既陌生又好奇,今天我们来一探究竟。
量子在现代物理学中,所有带有量子效应的粒子,都不能用宏观世界的认知去推测,理解其的行为,于是物理学家们便将这粒子称之为量子粒子。在上述介绍中我们可以看出,量子一词频繁出现,那么什么是量子?首先,我们要明确,量子并不是单指哪一种粒子,而是一种单位。最初,普朗克研究黑体辐射时,发现光以小份能量的形式离散,便称之为量子。量子一词的本意为包、离散。曾经有这样一句话,你无论撒出多大的谎言,量子力学也能帮你天衣无缝地圆回来。由此可见,量子的力学是多么神奇,在量子这一基本单位下,有许多粒子,它们体形相差巨大,让我们了解一下。
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原子先来谈一下原子,可以这样说,世间大部分事物都由原子组成。也就是我们身边的笔、纸、椅子、杯子,再到云、水、冰,或更大、离我们更遥远的太阳、月亮、仙女座、半人马星,还有你和我,无一例外,都是那微乎其微的原子构成的。不仅如此,目前人类所制造的破坏力最强的武器——原子弹,工作的原理便是原子内部核子与电子的分离。
初中时我们都学过原子内部结构,知道它是电中性的,也就是在它其中含有带正电的物质。而这种物质就是原子里的重量级选手——原子核,之所以这样称呼它,有两个原因:一是它质量占整个原子的大部分,名符其实,二是它是原子的核心,位于原子的中央,在其四周围绕着不断做运动的电子。电子运动不是无规律的,它延着能级运动(为了能更形象地认识能级,我们可以将能级看成铁轨,电子就像火车行驶在轨道上一样)。另外,电子是负电荷,能被正电荷所吸引。
虽然我们认识原子用不了多长时间,但人类对原子结构的认识过程,就好似一个盲人在黑暗中小心前行,经历了相当漫长的时间。1803年,人类史上第一个原子结构模型诞生,是道尔顿提出的实心模型,这个模型有许多问题,无法对一些现象做出合理解释。
于是,第二个模型诞生:1904年约瑟夫约翰汤姆逊认为原子是一个带正电荷的球,电子镶在其中,就像一块含有葡萄*圆饼干。这个模型与第一个模型相比,有了不少提升,但还有一些细节不尽人意。