至親愛的小讀者大讀者
歷史上有好多知名的科學實驗,這種實驗是美麗的,用簡單的概念,闡明了自然最普遍的規律,解答了人們長久的苦惱。小編給你們整理了那些小知識,配合一些圖片資料,午餐前后,父親母親們可以和兒子一起學習科學知識,讓小編陪你們渡過美好的科學親午時光吧!
hello!諸位喜歡科學,喜歡探求爺爺奶奶和小同學們,你們好!
如果你摔碎了一只玻璃杯,玻璃杯摔成了好多塊小玻璃,小玻璃能夠再摔碎弄成更小的玻璃,更小的玻璃用錘子砸就能分割成愈發細小的玻璃…這么仍然分割下去,會不會有一次,細小的玻璃顆粒再也不能分割了?
這個問題也可以描述為:物體可不可以始終分割下去?
第一個思索物質的最基本結構的問題的人叫德謨克利特,他生活在2000多年前的古希臘。德謨克利特覺得物質不能永遠分割下去,物質是有最基本的組成單元的,他把這個基本單元稱作“原子”,在古埃及語中,“原子”就是“不可分割”的意思。
——紀念德謨克利特發行的郵品
法國文藝復興時侯,煉金術十分流行,出現了好多煉金術士,牛頓就是其中一個。這種煉金術士夢想著把實惠的金屬弄成黃金,她們的做法是把水銀、硝石、硫磺等物質放在儀器里,又是燒又是煮的,還有過濾和蒸發。其實,最后牛頓和其他煉金術師也都沒有把那些東西弄成黃金,不過在煉金的過程中,卻讓物理這門學科發展上去了。現今物理課上做實驗,用的燒瓶燒杯,濾紙等用具就是從煉金術發展上去的。
從煉金術中誕生了物理這門學科,后來物理家明白了,即使世界上的物質錯綜復雜,多種多樣,而且本質上都是由若干種基本元素構成的。
這時侯法國科學家道爾頓成為“物質的最基本結構問題”的第二個發言者,他發覺在物質物理變化中保持著穩定的狀態,同類原子的屬性也是一致的。于是道爾頓原子論覺得,物質世界的最小單位是原子,她們非常微小,是看不見的;原子是單一的,獨立的,不可被毀滅或則被分割的。
咋一聽我們容易感覺,這不是人家德謨克利特兩千年前就說過了嘛!雖然道爾頓的不同,就在于他不是不是憑猜想作出總結的,而是按照大量的科學實驗的證據作出總結的。
在道爾頓的原子理論里,原子是一個實心的小球,它不能被陡然創造也不能被毀滅,原子之間發生物理反應,生成另外的物質,并且參與物理反應的物質和生產物總是保持特定的比列,例如1克氧氣和8克二氧化碳反應生產9克水。
相同種類的原子性質相同,而且一種原子不會弄成另一種原子,所以當初的煉金術士自然是不能把水銀弄成黃金。
科學家們都相信道爾頓提出的原子,就是她們仍然在辛苦尋覓的、質的最基本結構。但是還不到一百年,戲曲性的事情發生了。由于第三個人要對“物質的最基本結構的問題”發表一個顛覆性的發覺!
1897年,美國劍橋學院卡文迪許實驗室的約翰·湯姆森在研究陰極射線的時侯,發覺了原子還有內部構造,就是電子,電子質量不到原子的千分之一,是原子的組成部份。
這下可不得了了,起初幾千年來人們都以為原子是不可再分割的,是組成物質的最基本的微粒,而且忽然弄出了一個電子下來,把原子也給拆開了!
電子束在磁場中偏折
電子的發覺者湯姆森還由于這項成果獲得了諾貝爾化學學獎!
好吧,科學家只能接受現實。那既然原子不是不可分割的小球,那它的內部結構式哪些樣的呢?
1906年,湯姆森按照自己對電子的研究,又借鑒了別的科學家的研究成果,給原子王國勾勒了這樣一幅圖像:原子是一個小小的圓球,原子上面飽含了均勻分布的帶正電的流體。球內還有若干個電子十大最美物理實驗,它們都在這些正電荷液體中,如同許多軟瓶塞浸在一盆水里一樣,這種電子等間隔地排列在與正電球同心的圓周上,并以一定的速率做圓周運動。
湯姆孫提出的這些原子模型中,電子鑲嵌在正電荷液體中,如同獼猴桃干點綴在一塊面包里一樣,所以又被人們稱為“葡萄干面包模型”。這個原子模型和你們已知的知識都很符合,能解釋好多物理反應。
但是,沒過幾年,又有一位科學家曝出大頭條了。
那位科學家叫盧瑟福,他也認為湯姆森的“葡萄干面包模型”不錯,就想用實驗來證明它,沒想到實驗反倒證明它錯了。要考察原子的內部結構,那就要用一種能步入原子內部的粒子。盧瑟福想到了用放射性物質釙放射出α粒子來撞擊原子,他用一張不到眉毛絲半徑千分之一厚的金箔做靶子,讓α射線撞擊金箔。當α粒子穿過金箔后,射到螢光屏上形成一個個的閃光點,這種閃光點可用顯微鏡來觀察。
我們可以把特別薄的金箔看成是一張大網,α粒子是一顆顆石頭。網縫隙的地方相當于金原子之間的縫隙,石頭撞到網空著的地方,就順利過去了;有的碰到了網上的繩子,通過的時侯才會偏折一點角度。根據湯姆森的“葡萄干面包模型”,這么大部份一部份的α粒子會是上述的第二種情況,穿過金箔,只發生一點偏折,其他另一部份的α粒子則撞到金箔上的原子。
但是實驗結果卻是:
a.絕大多數的阿爾法粒子順利地穿過了金箔;b.一小部份改變了路徑,但是偏轉角度很大;c.另外還有一部份被彈回去了。
于是盧瑟福從a現象推斷,原子的內部還有很大空間,但是電子質量很小,這能夠讓大部份的α粒子通過;
b現象的緣由是由于原子內部有一微粒,但是該微粒的容積很小,帶正電
c現象的緣由是由于原子中的微粒容積較小,但質量相對較大。
通過估算剖析,盧瑟福發覺原子幾乎全部的質量和正電荷都集中在不到原子半徑萬分之一大小的區域。由此,盧瑟福在1911年十大最美物理實驗,提出了原子的核式結構模型,覺得在原子的中心有一個很小的核,稱作原子核,原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子核里,帶負電的電子在核外空間里繞著核旋轉。
這和幾年前湯姆森才提出來的獼猴桃干布丁模型又不一樣了,諾,就是這個樣子↓
從道爾頓到盧瑟福,科學家認識物質最基本的構造,共經歷了這三個階段。