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2．著名的德布罗意关系式 1924年11月，德布罗意正式提出了所有物质粒子都具有波粒二重性的假设，他认为“任何物体伴随以波，而且不可能将物体的运动与波的转播分开”；并且从理论上导出了粒子动量p与伴随着的波的波长之间的关系式： 这就是著名的德布罗意关系式。 例如动能Ek=10eV的电子，其德布罗意波长 上述计算中，已用了组合常数hc=1240eV?nm。 可见这个电子的波长已与原子半径相仿，所以在原子、分子那样的微观世界中，电子的波长就显示出来了。动能越大，电子波长就越短，科学家正是利用短波长的高能电子束代替可见光，制成了电子显微镜。 20世纪30年代，电子显微镜诞生了。电子显微镜是利用高速运动的电子束代替光线来观察物体的细微结构的，放大倍数比光学显微镜高许多，可以达到几十万倍。电子显微镜大大开阔了人们的视野，使人们看到了细胞更细微的结构 电子显微镜 美国橡树岭国家实验室的研究人员正在以创记录的分辨率清楚地观察原子世界，因为他们研究出的电子显微镜能够能分辨出硅晶体的单个、哑铃形状的原子。 电子显微镜下的原子世界 能看清原子的电子显微镜 3．驻波条件与玻尔的角动量量子化条件完全等价 要想量子数为n，轨道半径为 的圆周轨道上形成驻波 ← 所以 4．物质波概念的提出令人惊讶 在论文答辩时，物质波概念的新颖，使答辩委员会不知如何评价，但也不敢轻易否定，有人问他：有没有办法验证这一观点？ 他回答：“通过电子在晶体上的衍射实验，应当有可能观察到这种假定的波动的效应。” 他哥哥实验室中的一位实验物理学家道维勒试图用阴极射线管做这个实验，没有成功！放弃了。 为此，他的导师郎之万将论文副本寄给了爱因斯坦。 卢瑟福的研究生马斯登和盖革用 粒子轰击厚度为0.4μm的金箔，发现有1/20000的概率被反射回来，发生大角度散射——这是第一个有科学依据的原子模型的起点。 用葡萄干布丁模型是无法解释粒子被反射回来的现象。卢瑟福提出原子的“核式结构模型”：所有正电荷（Ze）和原子质量都集中在原子中心一个非常小的体积内，这就是原子核。原子中的电子绕核运动,靠静电引力把整个原子结合在一起。并且通过理论推导给出了著名的“卢瑟福散射公式”,所计算出的 粒子散射概率与实验事实完全相符。 ?粒子散射实验的结果 原子的中心有一带正电的原子核，它几乎集中了原子的全部质量，电子围绕这个核旋转，核的尺寸与整个原子相比是很小的 . + + ? 三、卢瑟福的“原子核式结构”模型的提出和遭遇 卢瑟福核模型的缺陷 根据经典电磁理论，电子绕核作匀速圆周运动，作加速运动的电子将不断向外辐射电磁波。 + 原子不断地向外辐射能量， 能量逐渐减小，电子绕核旋转的频率也逐渐改变，发射光谱应是连续谱； 由于原子总能量减小，电子 将逐渐的接近原子核而后相遇，原子不稳定—湮灭。 + 有人开玩笑说，物理学家不知道为什么自己住的楼没有倒塌掉！ 面对这样的困难，卢瑟福还是勇敢地宣布了他的原子模型: “关于所提的原子稳定性问题，现阶段尚未考虑进行研究……但是，我们的科学事业除了今天还有明天！” “显然，原子的稳定性与原子精细结构有关，并且与其中带电粒子的运动有关。” 四、卢瑟福预言核内存在“中子” 中子发现的重大意义 在发现原子核后，科学家就在思考原子核的组成。 在1920年以前，普遍认为是由质子（氢核）和电子组成，当时电子和质子是人们仅知的两种基本粒子。随着一些元素的同位素的发现，提出了一个问题，即为什么这些同位素的核电荷Ze相同，但质量不同，且非常接近质子质量的整数倍？ 卢瑟福以他丰富的科学想象力提出了著名的中子假设： “在某些情况下，也许由一个电子更加紧密地与H（氢）核结合在一起，组成一个中性的双子，这样的原子也许有很新颖的特性。” “要解释重元素的组成，这种原子的存在，看来是必需的。” 在1924年后，这种中性双子被定名为中子。 在中子的发现上，约里奥-居里夫妇在旧的传统观念的影响下，错失了机会。而相信卢瑟福的预言，一心在寻找中子的查德维克抓住了机遇，发现了中子，荣获诺贝尔物理学奖。 1931年，著名的居里夫人的女儿和女婿——约里奥-居里夫妇在实验室里观测到一种穿透力特别强的射线，它不带电，也看不见。约里奥-居里夫妇把它当成是非常硬的短波γ射线。而看到这个实验结果，剑桥大学卡文迪许