나는이 이야기를 좋아한다. 그것은 원자의 본질에 대해 아이디어가 어떻게 바뀌 었는지에 대한 이야기입니다. 이것들은 내가 비 과학 전공자에게 물질의 원자 적 본질을 가르 칠 때 사용하는 노트(및 다이어그램)입니다. 이 이야기의 가장 좋은 점은 그것이 과학의 훌륭한 예라는 것입니다. 과학(또는 과학자)은 모델을 구축합니다. 새로운 증거가 따라 오면 모델이 변경됩니다. 이 모든 것들을 설명하는 몇 가지 다른 웹 사이트가 있습니다.이 게시물의 끝에 몇 가지를 나열 할 것입니다.

일반적인 교과서 모델의 원자

에 소개,비학 전공 교과서 당신은 아마 사진을 참조하십시오 같은 이 아날로그 전자기구,디지털 전자기. 이 모델에는 몇 가지 좋은 아이디어가 있지만 전반적으로 몇 가지 문제가 있습니다. 이 모델의 핵심(그리고 잘못된 점은 아님)은 다음과 같습니다:

• 아날로그 전자기구,디지털 전자의 양자, 중성자 및 전자
• 대부분의 공간을 촬영하여 지역의 전자는 존재
• 양성자 및 중성자에 의 핵심 원자라는 핵

그리스 모델 아날로그 전자기구,디지털 전자기

항상 돌아가 그리스,지 않나요? 글쎄,그들은 많은 일을 했어. 나는 그들이 정말로 과학자라는 것을 알고 있지만 여전히 시작하기에 좋은 곳입니다. 여기 Democritus 의 흉상 사진이 있습니다.

실제 생활에서,그는 아마 색상입니다. Democritus 는 atom 을 생각해내는 것으로 인정됩니다. 문제는 계속해서(나무처럼)무언가를 가져 와서 더 작고 작은 조각으로 부서지면 어떻게 될까요? 항상 나무 조각일까요? 더 작고 작은 조각으로 계속 깨뜨릴 수 있습니까? Democritus 는 당신이 그것을 계속 무너 뜨리면 더 이상 부서 질 수없는 크기로 갈 것이라고 말했다. 이것은 불가분의 조각 일 것입니다. 그리스어로,아토 모스=불가분의. 따라서,원자. (나가도 존재한다는 것을 잘 알고 있 그리스,그러나 내가 시작하는 장소가 필요)

달튼의 모델

난지 않으로 이동하는 실험적 증거를 위해 달튼의 모델 아날로그 전자기구,디지털 전자, 그것은 좋은 물건만. 을 무엇을 달튼는 말했다:

• 물건으로 나눌 수 있습니다소(들에 나와 주기율표).
• 원소는 질량이 다른 원자입니다.
• 화합물은 원소의 조합입니다. 알다시피,물,소금 또는 피자처럼.

기본적으로 달튼은 원자의 그리스 아이디어를 확장했습니다. 원자는 작은 것들이며,다른 성질을 가진 다른 질량이 있습니다.

J. 나 Jameson 톰슨-(AKA J.J.)

톰슨 재생과 음극선. 이것들은 단지 전자의 빔입니다(그러나 음극선은 더 시원하게 들립니다). 빔이 전기장 및 자기장과 상호 작용하도록함으로써 톰슨은 전자에 대한 질량 대 전하 비를 결정할 수있었습니다. 그래서,그로부터 그는 전자가 원자에서 나왔다는 것을 알았고,그것은 음전하와 작은 질량을 가졌습니다. 여기에 그가 제안한 모델이 있습니다.

톰슨했다는 아이디어 아날로그 전자기구,디지털 전자기고 시도하는 통합의 증거자 일렉트론. 이 모델에서 전자는 작은 것들이고 나머지 것들은 어떤 긍정적 인 물질입니다. 이것은 전자가 긍정적 인 푸딩에있는 것들과 같기 때문에 일반적으로 플럼 푸딩 모델이라고합니다.

Rutherford Scattering

어니스트 러더포드나”야,나는 생각한 것입니다 촬영하 어떤 재료에서 원자를 함유하고 있습니다.”나는 그 아내는 말했다”아,어니”(그녀는 아마 이라는 그 Ernie)”만약 그것은 당신이 행복을 재생하는 작은 물리학 재료,앞으로 이동합니다. 네가 얼마나 좋아하는지 알아.”그래서 그는 그렇게했다. 그는 정말 얇은 금박에서 일부 알파 입자(실제로는 헬륨 원자의 핵 임)를 쐈습니다. 다음은 그의 실험 다이어그램입니다.

를 촬영하는 경우 이러한 긍정적인 알파 입자에 긍정적인 푸딩 atom,그들은 대부분 반사,right? 글쎄,그건 일어난 일이 아니야. 러더퍼드는 대부분이 호일을 통해 바로 갔다는 것을 발견했습니다. 그들 중 일부는 다시 반송 않았다. 플럼 푸딩 모델이 정확하다면 어떻게 될 수 있을까요? 러더퍼드의 실험은 원자 모델의 변화를 자극했다. 양성 알파 입자가 대부분 호일을 통과했지만 일부는 다시 튕겨 나온 경우. 그리고 만약 그들은 이미 알고 있었는 전자 작고 부정적인 다음,원자해야하는 작은 긍정적인 핵을 가진 전자니다.

보어의 모델

모델을 제시해서 닐스 보어 하나에서 볼 수 많은 입문 과학 텍스트. 이 모델에는 좋은 아이디어가 많이 있지만 현재의 모든 증거에 동의하는 것은 아닙니다. 이 모델은 빛과 원자 사이의 연결을 시도합니다.

당신이 어떤 빛을 가지고 다른 색깔이 다른 양을 구부리게한다고 가정하십시오(무지개를 생각하십시오). 이 방법으로 다른 광원에 대해 어떤 색상이 있는지 확인할 수있었습니다. 다음은 세 가지 다른 광원입니다.

어쩌면에서 빛을 전구입니다 당신이 무엇을 기대하는 것입니다. 이들은 무지개의 색깔입니다. 그러나,당신이 약간의 수소 가스를 가지고 그것을 흥분 시켰다고 가정하십시오. 생성 된 빛의 특정 색상(특정 파장 만)만있을 것입니다. 당신이 어떤 수소 가스를 통해 빛을 비추면,그 같은 색으로 빛의 어두운 밴드가있을 것입니다.

그리고,단점은 이러한 색상의 빛을에서는 수소가스에 해당하는 다양 에너지 레벨의 전자에서는 수소가있을 수 있습니다. 그리고 이것은 보어 모델의 핵심입니다-전자는 원자의 특정 에너지 레벨에만있을 수 있습니다. 이것은 미친 짓입니다(적어도 그 시간 동안 미쳤습니다). 태양을 공전하는 행성에 대해 생각해보십시오. 그것은 모든 에너지 수준에있을 수 있습니다. 이 경우 궤도 운동을 생성하는 행성을 끌어들이는 중력이 있습니다. 이것은 태양계의 어느 곳에서나 작동 할 것입니다.

초기 물리학 자들은 태양을 공전하는 행성과 같이 원자의 전자를 많이 생각했다. 주요 차이점은 전자(에서는 단점이 모델)궤도로 인해 전기의 상호 작용하지 중력의 상호 작용입니다. 만,다른 차이는 단점이 모델은 전자 할 수 없습 궤도(않는 경우 궤도는 그렇지 않)리에서 모든 에너지입니다. 여기에 보어 모델의 본질이 있습니다.

보어의 모델에 따라 사이의 연결의 주파수는 빛과 에너지의 수준이 변경됩니다. 에너지 변화에 해당하는 주파수의 빛이 원자와 상호 작용하면 전자는 빛을 흡수하여 레벨을 뛰어 넘을 수 있습니다. 흥분된 전자가 레벨 아래로 점프하면 에너지가 풀립니다. 전자가 잃는 에너지는 에너지의 변화에 해당하는 주파수로 빛이됩니다.

단점이 모델은 매우 혼동 될 수 있습을 소개 학생들이지만,중요한 점은 이 모델에 합의하면 다음 증거입니다.

• 전자는 작은 부정적인 영향을 청구
• 양성자에서 핵은 작은 크기에 비해서 아날로그 전자기구,디지털 전자기
• 를 위한 특정 요소의 특정한 주파수(색깔)의 빛을 흡수 또는 방출됩니다.

슈뢰딩거 Heisenberg 모델

키가점에 대해 보어의 모델에는 더 이상 허용되지 않으며,현재 모델에서의 원자입니다. 보어 모델에서 전자는 여전히 행성이 태양을 궤도에 진입시키는 것처럼 핵을 궤도에 진입시키는 것으로 생각됩니다. 사실,이것은 우리가 사실이라고 말할 수없는 것입니다. 문제와 원자와 전자는 우리 인간은 제외하고 그들과 동일한 규칙을 따르는 것과 같은 야구합니다. 실제로 규칙은 동일하지만 기저부와 행성은 우리 인간이 눈치 채지 않고 양자 역학의 규칙을 따릅니다.

우리가 실제로 원자에서 전자의 궤적이나 위치에 대해 아무 것도 말할 수 없다는 것이 밝혀졌습니다. 우리가 말할 수있는 것은 확률에 관한 것입니다. 우리는 전자가 될 가능성이있는 영역을 말할 수 있습니다. 여기에 도움이 될만한 다이어그램이 있습니다. 이들은 확률 분포를 위한 다양한 에너지 수준에서의 원자(위)

요약

과학자들이 모델을 구축. 새로운 증거가 수집되면 모델이 변경됩니다.

링크

• 역사 아날로그 전자기구,디지털 전자기-이것은 오래된 페이지가 있는 일부 이미지는,하지만 여전히 좋은 물건
• 콜로라도 대학 물리학 2000-시,오래된,그러나 좋은(하지 않는 경우 조금은 바보)
• Physlet 단점 모델
• 튜토리얼에 원자
• 키-디마
• Wikipedia-J.J.Thomson
• Wikipedia-어니스트 러더포드
• Wikipedia-닐스 보어

업데이트:

나는 완전히 잊었는 내가 만든 동영상 강의에 대해 이와 같은 물건입니다. 읽는 대신 듣고보고 싶다면 이것을 확인하십시오.

Vimeo 의 Rhett Allain 의 물질과 원자.

또한 원자의 역사에 대한 훌륭한 책이 있습니다. Isaac Asimov 의 물리학의 역사. 더 이상 인쇄물이 아니더라도 그 책을 적극 추천합니다. 중고 서점에서 내 사본을 찾았습니다.