從經(jīng)典的觀點(diǎn)看，根本不可能有原子。

——費(fèi)曼，物理學(xué)家

早在兩千多年前，古希臘的哲學(xué)家德謨克利特就提出了一種大膽的設(shè)想，認(rèn)為宇宙萬物由一些不可再細(xì)分的小顆粒組成，他把這些小顆粒稱為原子。原子是一個很有成效的概念，因為它解釋了食物和花的香味的來源。原子的概念經(jīng)歷了兩千多年的發(fā)展，逐漸被人們接受。

德謨克利特的原子是一個實心的小球體，當(dāng)19世紀(jì)電學(xué)逐漸發(fā)展起來之后，這個小球體就無法解釋物體的帶電行為了。為什么原來不帶電的物體經(jīng)過摩擦后就變成帶電的呢？

19世紀(jì)的最后幾年，人們陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了電子、X射線和幾種放射性現(xiàn)象。電子與放射性現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示出：原子不再是物質(zhì)組成的永恒不變的最小單位，它們具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，并且可以互相轉(zhuǎn)化。中性的原子可以放出帶負(fù)電的 β 粒子，這個現(xiàn)象表明，原子內(nèi)部必定由帶正電和帶負(fù)電的粒子組成。這樣，原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動規(guī)律的問題就成了人們關(guān)心的問題。

湯姆遜的原子模型

    一塊可口的

    葡萄干蛋糕

根據(jù)原子的葡萄干蛋糕模型，物體原先不帶電，是因為在物體內(nèi)部的原子中，帶正電的成份和帶負(fù)電的成份數(shù)量相等，致使整個原子以及整塊物體呈電中性。可是，當(dāng)我們把兩個物體放在一起相互接觸進(jìn)行摩擦之后，電子就會從對負(fù)電荷的“親和力”比較弱的物體跑到對負(fù)電荷的“親和力”比較強(qiáng)的物體上去。這樣，相互接觸的兩個物體就帶上了不同符號的電荷。這個模型也是有成效的，它能夠定性地說明物體的帶電行為。不過，我們無法用它來解釋物體的發(fā)光現(xiàn)象。

高速的帶正電的α粒子射向金箔，與金箔中的原子碰撞，被碰撞的α粒子向各個方向散射。實驗結(jié)果與用湯姆遜模型做出的預(yù)言不一致。

α粒子散射實驗

盧瑟福的實驗結(jié)果促使他構(gòu)想出一個新的原子模型。在這個模型中，原子中帶正電的部分集中在中心一個很小的區(qū)域，原子的質(zhì)量主要集中在正電荷部分，這個部分后來被稱為原子核。原子中帶負(fù)電的部分就是電子，它們在一個廣大的區(qū)域中繞原子核運(yùn)動。

根據(jù)盧瑟福的原子模型，當(dāng)α粒子進(jìn)入原子內(nèi)部時，大部分粒子離原子核很遠(yuǎn)，受到的排斥力很小，運(yùn)動方向幾乎不改變。只有非常接近原子核的α粒子受到較大的排斥力而發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)。

在描述盧瑟福的新的原子模型時，我們用了“廣大的區(qū)域”這個詞，是想要說明原子的內(nèi)部是如此空虛，以至除了很小的原子核以及若干個電子之外，根本就是空無一物。想象在一個運(yùn)動場的正中央放著一顆葡萄核，外圍的跑道上有幾顆灰塵在飄蕩，其他地方什么也沒有，你就能夠體會原子中的空虛了。盧瑟福的這個原子模型被稱為有核模型，由于它與太陽系中行星繞太陽轉(zhuǎn)動的景象很相似，完全可以稱得上是一個微型的行星系，因此又被戲稱為原子的行星系模型。

盧瑟福的原子模型

    一個微型的

    行星系

細(xì)心地想一想就會發(fā)現(xiàn)，盧瑟福的原子模型是有問題的。我們知道，電磁波是攜帶能量的，當(dāng)電子發(fā)射電磁波的時候，會將自己的運(yùn)動能量轉(zhuǎn)變成電磁波的能量，從而自身的能量就會減少，運(yùn)動速率就會降低，運(yùn)動軌道的半徑也就減小。這種情況導(dǎo)致電子將沿著螺旋式的路徑運(yùn)動，最終因失去全部的動能而掉落到原子核上，原子也就不復(fù)存在了。但是，在現(xiàn)實世界中，原子卻穩(wěn)定地存在著。由此看來，盧瑟福的行星系模型與實驗事實相違背，它不能給出一個穩(wěn)定的原子。