原子結構模型:科學家的探索之旅

約翰·道爾頓（1766—1844）是英國化學家、物理學家。1808年他發表了《道爾頓原子學》，從而被譽為原子理論的創建人。他認為原子是構成物質的最小微粒，不可再分。第一個原子結構模型—實心球模型的提出者。

道爾頓

歐內斯特·盧瑟福是湯姆生的研究生（Ernest Rutherford，1871年8月30日－1937年10月19日），紐西蘭著名物理學家，被稱為核物理之父，開拓了原子的軌道理論，特別是在他的金箔實驗中發現了盧瑟福散射現象，而且提出了新的原子結構模型—盧瑟福原子結構模型。

盧瑟福

1895年德國物理學家倫琴發現了一種能穿透金屬箔、硬紙片、玻璃等並能通過黑紙感光的射線，由於本質不清楚故命名為X射線，而且不同金屬有自己的特徵射線，並用他的發現為夫人拍了第一張手骨照片。於是人們得出結論：原子可能還不是最小的。

倫琴

倫琴的發現引起了研究射線的熱潮，在此過程中，法國物理學家發現了鈾的放射性。而我們熟知的居裡夫人對此做進一步研究發現了釙（Po）和鐳（Ra）。天然放射性物質放射出幾種不同的射線，都是原子核自發裂變產生的。由此可見原子是不可再分的說法已存在問題。

居裡夫人

通過對陰極射線的研究，後來湯姆生又發現陰極射線是帶負電的，並命名為電子。由此，湯姆生提出了模型—葡萄乾麵包模型。道爾頓的原子結構模型被徹底否定了。

湯姆生

1909年盧瑟福建議其學生兼助手蓋革和羅斯頓用α粒子轟擊金箔去驗證湯姆生原子模型。

α粒子散射實驗

據推算：根據湯姆生原子模型α粒子穿過金箔時產生大角度散射的機率是10-3500，最大散射角不超過10°—實驗前預言的α粒子穿過金箔時的結果。

α粒子的質量是電子的7000倍左右，相當於7kg的鉛球滾動時碰到1g的桌球，鉛球的運動速度會改變嗎？

α粒子通過時原子正電部分對它產生的庫侖斥力的影響，因為正電荷在球體內均勻分布，所以兩側的斥力絕大部分相互抵消，也不會使運動方向發生較大改變。

結論：

絕大部分的α粒子都直線穿了過去，極少數α粒子穿過時發生偏轉，個別α粒子竟然偏轉了180°。

實驗結果與之前的預測完全不一致，所以原子結構模型須重新構思。

因此，盧瑟福結合實驗結果和計算提出原子結構的行星模型（solar systerm model），即原子是由帶正電荷的、質量很集中的、體積很小的核和在它外面運動著的帶負電荷的電子組成的，就像行星繞太陽運轉一樣。

原子結構的行星模型

盧瑟福原子模型：原子是由原子核和電子構成；原子核是由質子和中子構成。