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原子模型

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原子模型

既然玻尔对原子模型的解释是错误的,应该是电子云模型,那为什么高中有的题目还在考察玻尔模型?

这个问题涉及到我们对物理或者说科学的认识。

当代的一个初中生都大致了解了爱因斯坦的相对论,知道相对论是对牛顿运动定律的颠覆性变革。

也就是说,牛顿运动定律不够精确,只是在速率和光速相比较小的情况下,误差不是大到人们不能接受。

所以,牛顿运动定律是“错误的”。

那我们为什么还要学习牛顿的运动定律呢?因为从来就没有绝对正确的科学(或者说物理学)。

今天,我们认为爱因斯坦的相对论超过了牛顿的运动定律,但是科学家们都知道,相对论也并非绝对正确。

物理不断发展的目的,就是要不断推翻前人的理论,使得新的理论更加接近“真理”。

所以,科学是在不断逼近“真理”,而不是“真理”本身。

任何强调自己代表了终极真理的,都是骗人的。

即便如此,还是有疑问:有了更接近真理的理论了,为什么还要学习“旧”的理论呢?物理学是一门实验的科学,一切学说都要经受得住实验的检验。

反过来说,实验检验过的理论就是“可用的”理论。

只要是实验,就要有“允许范围内的”误差。

在实践过程中,牛顿运动定律能够符合你的误差预期,就是一个“好的”、“可用的”理论。

安培定律描述的电流并非“真实”状况,满足你的实验要求,就可以拿来计算所有电路参数。

玻尔原子模型能够在误差范围内计算出激光的波长,你就可以拿来用,当然,前提是你真的学会了。

物质是由原子、分子、离子组成的,原子的结构是什么样子的?随着人类认识的逐步深入,原子的模型也是在逐渐变化的。

历史上卢瑟福给出的行星模型以及玻尔给出的分层模型是很有影响力的模型,后来也被人们认识到其中的不足。

之后电子云模型逐步被科学界接受。

人类已经认识到微观粒子有波粒二象性,认识到不确定原理,认识到电子没有轨道的概念,可是目前原子的行星模型和玻尔的氢原子模型依然写在教科书中。

这是有原因的。

人的学习要循序渐进,先简单后复杂,人类对世界的认识也是一个循序渐进的过程。

没有学过微积分就去学量子力学,那是不可能学好的。

玻尔的氢原子模型可谓是联系经典物理学和量子力学的一个枢纽,在学习量子力学以及量子力学给出的电子云模型之前必须要学习玻尔的氢原子模型。

在玻尔之前,普朗克于1900年给出了量子的概念,爱因斯坦于1905年将量子化的概念应用到电磁波中,成功解释了光电效应。

1913年,玻尔将量子化的概念应用到氢原子中,提出电子只能在特定的轨道上绕原子核转动,这就是轨道的量子化。

电子在不同的轨道上原子的能级也是不一样的,这体现出能量的量子化。

玻尔的氢原子模型很好地解释了氢原子光谱,理论和实验值吻合得非常好。

该模型还能够解释氘的光谱以及电离掉一个电子后氦的光谱。

该模型取得了非常大的成功,玻尔也凭此获得了1922年的诺贝尔物理学奖。

正是因为玻尔成功地解释了氢原子光谱,量子论才被越来越多的科学家接受。

玻尔也因此成为了量子力学哥本哈根派的领军人物。

玻尔的模型保留了轨道等经典的概念,也给出了定性的假设。

在解释比氢稍微复杂的氦的光谱时玻尔就遇到了困难,后来发现的氢原子光谱的精细结构也让玻尔束手无策。

量子力学建立起来后,玻尔的一些假设可以自然而然地推导出来,玻尔的原子模型开始让位给电子云模型。

尽管如此,玻尔的模型由于简单、便于理解,会一直写在物理学的教科书中。

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