原子模型演進
從古希臘的原子觀到現代量子力學模型,人類對原子結構的理解經歷了多次重大修正。
背景知識
理解此概念前需要先掌握:
- 量子論與光電效應 — 量子化概念是原子模型的基礎
詳細說明
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湯木生(1856-1940,英國):1897 年發現電子,並測出其荷質比。提出「葡萄乾蛋糕模型」。
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拉塞福(1871-1937,英國):1911 年 α 粒子散射實驗,提出行星式原子模型。1912 年發現質子。第一個在實驗室中裝造出放射線的科學家。
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波耳(1885-1960,丹麥):波耳原子模型——原子內的電子環繞原子核運轉,但電子依照固量子化的原則,只能在若干被允許的軌道上運動。電子從能量高的軌道轉移到能量低的軌道時,多餘的能量以「光子」的形式放射出去。
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高斯密特與烏倫貝克和烏倫貝克(1925):提出電子應具有自旋。
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海森堡(1901-1976,德國):提出「測不準原理」,以矩陣形式表示量子力學。
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薛丁格(1887-1961,奧地利):1926 年提出「波函數」描述物體的運動(波動方程式)。
常見錯誤
此段為 LLM 增強內容,教材原文未提及。
- 錯誤認知:波耳模型是原子結構的最終答案
- 正確理解:波耳模型只是過渡模型,只能解釋氫原子光譜,無法解釋多電子原子
- 易混淆概念:原子核模型中電子「繞核運轉」
- 區別:量子力學中電子以機率雲(電子雲)的形式存在,沒有固定軌道
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