玻尔模型是如何被发现与提出的？玻尔模型还有你不知道的缺点

　　丹麦物理学家尼尔斯·玻尔于 1913 年提出的玻尔模型是了解原子之旅的关键一步。古希腊思想家已经相信物质是由无法进一步分割的微小基本粒子组成的。科学花了2000多年的时间才发展到足以证明这一理论的正确性。了解原子及其内部运作的旅程漫长而复杂。

　　是英国化学家约翰道尔顿在 19 世纪初复兴了古希腊人的观点，即物质是由称为原子的微小不可分割的粒子组成的。根据大英百科全书的说法，道尔顿相信每一种化学元素都由具有不同性质的原子组成，这些原子可以组合成各种化合物。

　　道尔顿的理论在许多方面都是正确的，除了原子是不能分解成更小的物质的最小成分的基本前提。道尔顿之后大约一百年，物理学家开始发现原子内部实际上非常复杂。

　　玻尔模型：寻找原子结构的旅程。

　　1987 年，英国物理学家约瑟夫·约翰·汤姆逊在对原子的理解上取得了第一个重大突破，当时他发现原子中含有微小的带负电粒子，他称之为电子。根据可汗学院的说法，汤姆逊认为电子漂浮在原子球内的带正电的“汤”中。

　　14 年后，汤姆逊以前的学生欧内斯特·卢瑟福在实验中发现原子中心必须有一个带正电荷的小原子核时，对这种对原子的描述提出了挑战。

　　基于这一发现，卢瑟福随后开发了一种新的原子模型，即卢瑟福模型。根据这个模型，原子不再只是由漂浮在汤中的电子组成，而是有一个微小的中心核，它包含了原子的大部分质量。根据大英百科全书的说法，围绕这个原子核，电子的旋转类似于太阳系中围绕太阳运行的行星。

　　然而，有些问题仍未得到解答。例如，电子怎么可能没有坍缩到原子核上，因为它们的相反电荷意味着它们应该被它吸引？几位物理学家试图回答这个问题，包括卢瑟福的学生尼尔斯·玻尔。

　　尼尔斯·玻尔和量子理论。

　　玻尔是第一位利用当时新兴的量子理论来试图解释所有原子中最简单的粒子行为的物理学家。氢原子。氢原子由一个重原子核和一个带正电的质子组成，一个带负电的、更小、更轻的单个电子围绕该质子运行。整个系统看起来有点像太阳，只有一颗行星围绕它运行。

　　玻尔试图解释电子与原子核的距离、电子的能量和氢原子吸收的光之间的联系，使用了那个时代物理学的一大新奇：普朗克常数。

　　普朗克常数是德国物理学家马克斯·普朗克对被称为黑体的假设完美物体的电磁辐射特性进行研究的结果。

　　奇怪的是，普朗克发现，包括光在内的这种辐射不是以连续体的形式发出的，而是以离散的能量包的形式发出的，根据物理世界的说法，这些能量只能是某个固定值的倍数。这个固定值变成了普朗克常数。马克斯·普朗克称这些能量子包为全新类型的物理学提供了一个名称，这种物理学旨在颠覆科学家对我们世界的理解。

　　玻尔模型和氢原子。

　　普朗克常数在氢原子中起什么作用？尽管进行了很好的比较，但氢原子并不完全像太阳系。玻尔假设，电子不会以固定的距离围绕它的太阳——原子核——运行，但可以根据它携带的能量在不同的轨道之间跳跃。它可能在水星的距离上运行，然后跳到地球，然后到火星。

　　物理学家阿里·哈耶克在他的YouTube 频道上解释说，电子不会在轨道之间逐渐滑动，而是在达到正确的能级时进行离散的跳跃，这与普朗克的理论非常吻合。

　　玻尔认为，电子可以进入的轨道数量是固定的。当电子吸收能量时，它会跳到更高的轨道壳。当它通过辐射而失去能量时，它会下降到较低的轨道。如果电子到达最高轨道壳层并继续吸收能量，它将完全飞出原子。

　　电子的能量与其发射的辐射频率之比等于普朗克常数。根据阿里哈耶克的说法，发射或吸收的光的能量正好等于轨道能量之间的差，并且与电子吸收的光的波长成反比。

　　使用他的模型，玻尔能够计算出氢原子会吸收的光谱线——连续光谱中的线。

　　玻尔模型的缺点。

　　玻尔模型似乎对只有一个电子的原子很有效。但除了氢之外，元素周期表中的所有其他原子都有更多、更多的电子围绕其原子核运行。例如，氧原子有8个电子，铁原子有24个电子。

　　一旦玻尔试图使用他的模型来预测更复杂原子的谱线，结果就会逐渐出现偏差。

　　根据化学频道的说法，玻尔模型不适用于具有多个电子的原子有两个原因。首先，多个原子的相互作用使它们的能量结构更难预测。

　　根据教育网站可汗学院的说法，玻尔的模型也没有考虑到一些关键的量子物理原理，最重要的是粒子也是波这一奇怪而令人难以置信的事实。

　　由于量子力学，无法准确预测电子围绕原子核的运动。不可能在任何时间点确定电子的速度和位置。因此，这些电子在其中运行的壳不是简单的线，而是扩散的、不太明确的云。

　　该模型发表仅几年后，物理学家就开始根据新发现的粒子行为原理改进玻尔的工作。最终，出现了更复杂的量子力学模型，取代了玻尔模型。但是因为当所有的量子原理都到位时，事情就变得不那么整洁了，玻尔模型可能仍然是大多数物理学生在探索微观世界中支配物质的过程中发现的第一件事。