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今天我们先来揭秘一下神秘的“原子”世界,了解一些基础知识。从古希腊学者留基伯和德谟克利特,到原子论之父道尔顿,都认为原子是不可分的,但是随着科技的进步,人们逐渐认识了原子的内部结构。
电子的发现
1897年,英国物理学家汤姆逊用实验证明,阴极射线在电厂和磁场的作用下均可发生偏转,其偏转方式和带负电的粒子相同。这表明,阴极射线其实是一种带负电的离子流,汤姆逊将至命名为电子。
对射线的研究
1897年,卢瑟福和老师汤姆逊通过在磁场中研究铀的放射线偏转,发现铀的放射线有的带正电有的带负电,他将它们成为α射线和β射线。β射线后来被发现就是电子束,维拉德继卢瑟福的发现后发现了电中性辐射γ射线。
原子核的发现
1909年,卢瑟福在指导学生马斯登用α粒子(后来证明是氦原子核)轰击金箔时发现,绝大部分α粒子直接穿过金箔,也有极少数α粒子以很大角度反弹回来,这表明金原子内部有一个非常坚实的核心,卢瑟福因此推翻汤姆逊的母性,提出原子的行星模型。
质子的发现
1914年,卢瑟福用阴极射线轰击氢,结果使氢原子的电子被打掉了,变成了带正电的阳离子(氢原子核,即质子),卢瑟福推测,这个带正电的阳离子是正电荷的单元,并将其命名为“质子”。1919年,卢瑟福用高能α粒子轰击氮原子,结果有质子被打出,氮嬗变成氧。此后,多种元素中都被发现类似情况。
中子的发现
卢瑟福发现质子后,其学生莫塞莱发现,原子内质子质量的总和要小于原子核的质量,卢瑟福语言,原子核内还有一种电中性的粒子存在。1932年,卢瑟福的学生查德威克经过试验和计算,指出这种电中性射线不是γ射线,而是中子。他因此获得1935年诺贝尔物理学奖。
同位素
原子核内除了带正电的质子,还有不带电的中子,同一种元素的不用原子,质子数相同,中子数却可能不同。我们把这些质子数相同、中子数不同的原子叫做同位素。有的原子更容易通过某种方式变成其他元素,这就是核反应。核反应中会有新元素生成。