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1、原子物理的发展历史内容： 原子模型的发展历程1. 道尔顿的原子模型2. 葡萄干布丁模型（枣核模型）3. 行星模型4. 玻尔的原子模型 波尔模型的主要内容 波尔模型的条件 玻尔理论推导过程1. 现代量子力学模型 近代原子物理的应用1. 原子弹2. 核能发电3. 超级计算机4. 超导体应用 最前沿原子物理发展趋势和应用1. 超导体未来展望2. 寻找最小的粒子原子的基本概述:原子是一种元素能保持其化学性质的最小单位。一个正原子包含有一个致密的原子核及若干围绕在原子核周围带负电的电子。而负原子的原子核带负电，周围的负电子带正电。正原子的原子核由带正电的质子和电中性的中子组成。负原子原子核中的反质子带负
2、电，从而使负原子的原子核带负电。当质子数与电子数相同时，这个原子就是电中性的；否则，就是带有正电荷或者负电荷的离子。根据质子和中子数量的不同，原子的类型也不同：质子数决定了该原子属于哪一种元素，而中子数则确定了该原子是此元素的哪一个同位素。原子构成分子而分子组成物质中同种电荷相互排斥，不同种电荷相互吸引。定义化学变化中的最小微粒物理中物质构成的最基本粒子性质原子的质量非常小不停地作无规则运动原子间有间隔同种原子性质相同，不同种原子性质不相同1.道尔顿的原子模型英国自然科学家约翰道尔顿将古希腊思辨的原子论改造成定量的化学理论，提出了世界上第一个原子的理论模型。2.葡萄干布丁模型（枣核模型）葡萄干
3、布丁模型（枣核模型）由汤姆生提出，是第一个存在着亚原子结构的原子模型。3.行星模型行星模型由卢瑟福在提出，以经典电磁学为理论基础。4.玻尔的原子模型为了解释氢原子线状光谱这一事实，卢瑟福的学生玻尔接受了普朗克的量子论和爱因斯坦的光子概念在行星模型的基础上提出了核外电子分层排布的原子结构模型。5.现代量子力学模型物理学家德布罗意、薛定谔和海森堡等人，经过 13 年的艰苦论证，在现代量子力学模型在玻尔原子模型的基础上很好地解释了许多复杂的光谱现象，其核心是波动力学。在玻尔原子模型里，轨道只有一个量子数（主量子数），现代量子力学模型则引入了更多的量子数。基本构成：1.亚原子粒子：即电子、质子、中子。
4、2.电子云性质：1.放射性每一种元素都有一个或多个同位素拥有不稳定的原子核，从而能发生放射性衰变，在这个过程中，原子核可以释放出粒子或电磁辐射。当原子核的半径大于强力的作用半径时，放射性衰变就可能发生，而强力的作用半径仅为几飞米。2.磁矩基本微粒都有一个固有性质，就像在宏观物理中围绕质心旋转的物体都有角动量一样，在量子力学中被叫做自旋。但是严格来说，这些微粒仅仅是一些点，不能够旋转。自旋的单位是约化普朗克常数，电子、质子和中子的自旋都是。在原子里，电子围绕原子核运动，所以除了自旋，它们还有轨道角动量。而对于原子核来说，轨道角动量是起源于自身的自旋。3.能级原子中，电子的势能与它离原子核的距离成
5、反比。测量电子的势能，通常的测量将让该电子脱离原子所需要的能量，单位是电子伏特（eV）。在量子力学模型中，电子只能占据一组以原子核为中心的状态，每一个状态就对应于一个能级。最低的能级就被叫做基态，而更高的能级就被叫做激发态。如果一个电子在激发态，一个有着恰当能量的光子能够使得该电子受激，释放出一个拥有相同能量的光子，其前提就是电子返回低能级所释放出来的能量必须要与与之作用的光子的能量一致。此时，受激释放的光子与原光子向同一个方向运动，也就是说这两个光子的波是同步的。利用这个原理，人们设计出了激光，用来产生一束拥有很窄频率相干光源。4.态物质很多不同的相态之中都存在原子，这些相态都由一定的物理条
6、件所决定，例如温度与压强。通过改变这些条件，物质可以在固体、液体、气体与等离子体之间转换。在同一种相态中，物质也可以有不同的形态，例如固态的碳就有石墨和金刚石两种形态。当温度很靠近绝对零度时，原子可以形成波色-爱因斯坦凝聚态。这些超冷的原子可以被视为一个超原子，使得科学家可以研究量子力学的一些基本原理。 近代原子物理的开端自从古代物理发展到了一个阶段后，也就是波尔提出了较完美的原子模型以及理论，不光光解释了原子核体积极小（大约是原子的 10-410-5倍）这也是为什么罗斯福用 粒子打进金箔时会进行散射的原因，同时也解释了核外电子能接的运动情形，也就是利用能阶的观念解释了电子在环绕原子核时，不会
7、无止尽地往原子核坠落而不断地释放电磁波，而是在固定的几个轨域上进行要迁，而发出了固定的电磁波，种种的古代原子力学的疑问都被解决了，人们似乎以为原子物理学也发展到了一个极致，没有甚么好探索的了！却还是留下了一个令人们从牛顿时期开始就留下来的疑惑，光电效应的许多疑难问题。而近代的原子物理开端可说是从爱因斯坦开头的，爱因斯坦利用波尔的原子理论，以及自身对原子物理的理解与猜测，提出了光子的理论，说明了光的波粒二象性，此后也广泛的运用在科技上（如光电效应的应用太阳能发电的基本原理）后来爱因斯坦更提出了相对论，更宏观的去解释了许多的物理现象，其中也包括微观的原子核内的反应，提出 e=mc2这样的公式，最后
8、甚至被运用在核武上、核电厂，使人们对原子的观念焕然一新。而物理学家德布罗意、薛定谔和海森堡等人，经过 13 年的艰苦论证，其现代量子力学模型在玻尔原子模型的基础上很好地解释了许多复杂的光谱现象，其核心是波动力学。在玻尔原子模型里，轨道只有一个量子数（主量子数），现代量子力学模型则引入了更多的量子数。这些种种的研究成果，将原本看是已经研究完毕或说是提至不前的原子物理带入了一个更微观、多变的一个世界，从此之后，越来越多科学家努力的钻研这块未知的领域，而有了更大的发现！ 近代原子物理的应用近代原子物理的发展，可是说是越来越趋近于多样性而更实用的发展了，人们不再只是局限于理论，更是将这样的性质、特性和
9、发现带入了现代的科技中，但这些应用往往是双面刃，为我们人类的文明带来了许多好处，却也有不可抹去的伤痕！1. 武器上的应用：利用爱因斯坦在相对论中提出的质能转换公式，美国在1930 年代时成功的研发出了原子弹，1945 年第二次世界大战时，为了迫使日本投降，美国分别在广岛、长崎投下了这颗致命的武器，造成了这二个城镇变成了一片荒芜之地，而往后的数十年内，辐射造成的污染、以及畸形问题更是不断地传出，这也是人们史上第一次了解到科技发展所带来的负面灾害，而往后苏联为了与美国竞争，更积极的投入了这块领域，在冷战时期，相继出现了核弹、氢弹等破坏性更强的核武，但经历过这次的历史灾害，联合国也在后来禁止各个国家
10、在进行核武的研发，国际之间更有了一种共识绝对不能用核武当作战争的武器，因为要是真的爆发了核武战争，整个世界都可能会毁灭，而人类的文明也将不付存在了！2. 科技上的应用：人类发展出的这些原子理论，最根本的原因不就是为了得到更广泛的知识以及让人类的生活更加的便利吗？近代的原子发展，大大的提升了人们在科技上的技术！包括了半导体、核磁共振技术、光通讯、超导体以及超级计算机等，以下将针对其中的光通讯、超导体以及超级计算机进行说明。（1） 超导体：超导体是 1911 年，荷兰莱顿大学的卡茂林-昂尼斯意外地发现，他将汞冷却到-268.98时，汞的电阻突然消失，卡茂林-昂尼斯称之为超导态。卡茂林也因为他的这一
11、发现获得了1913 年诺贝尔奖。这次意外性的发现，让人们对于未来科技的发展有了更多的展望！因为其零电阻的这项特性，可说是带来的无限的可能性，大大的缩减了能量的耗损，此外，抗磁性更可能在未能应用在交通工具上面，科幻片里的汽车不需要轮胎便能以浮在空中的形式驾驶便是人们对于超导体未来应用在交通工具上的展望，而其抗磁性，将可避免两辆交通工具的碰种，可几乎说是把每年造成最多意外伤亡的交通事故伤害降到最低呢！日本的磁浮列车便是模仿这样的运作机制去制作出来的，是全国速度最快的陆上交通工具的！而日本也曾研发过超导船，但结果仍有一些令人不满意的地方，毕竟近年来科学家努力地去寻找高温超导体但这些物质的最高温超导态
12、还是需要K 的低温。【注】超导是指导电材料在温度接近绝对零度的时候，物体分子热运动下材料的电阻趋近于 0 的性质；“超导体”是指能进行超导传输的导电材料。零电阻和抗磁性是超导体的两个重要特性。人类最初发现物体的超导现象是在 1911 年。当时荷兰科学家卡翁纳斯等人发现，某些材料在极低的温度下，其电阻完全消失，呈超导状态。使超导体电阻为零的温度，叫超导临界温度。（2） 光通讯：光通讯，简单来说便是利用各种的电磁波作为载体去传递讯息、图案，这样的技术在最近几十年内开始蓬勃的发展，这样的技术，不只可以用在民生工业上，例如一般家庭的计算机电视，甚至可以是国与国之间的连接，更重要的还有其战略上的重要，这
13、样的技术便是把电磁波的波粒二象性的理论实现的最佳证明，而在年，德国的科学人员也成功的将光速停了下来！这是一个惊人的消息，人们好奇着这样是否意味着我们也能利用光子来做为载体去传递讯息呢？（3） 能源上的利用：如同上面提到的，爱因斯坦的质能转换曾被美国作为原子弹的基本原理，造成了一场历史上不可抹灭的灾害，但也有些科学家把这样的技术利用在民生工业上，那就是核能发电厂！利用不断地中子撞击制造的核分裂，再加上能量的转换，我们成功的利用了这项技术制造了能源，虽然核能发电的辐射量一直是一个很大的隐忧，也有许多人抗议核能带来的风险，但不能不否认的是，要是没有这样一个提供能源的管道，我们或许早就面临到了新的能源
14、危机，又或着是火力发电造成的庞大环境污染，以法国为例，此国家有将近以上的能源来自核能发电，可以堪称是环保大国！ 最小的粒子？人们对于物质的组成向来非常的有兴趣，从历史的角度来看，最古早的希腊人假想了世界万物都是由各种不同的种子组成的，因而提出了种子说，到了后来道尔顿提出的原子说，进一步到葡萄干模型，再到原子核模型，最后便在波以尔提出的理论下，几乎将原子解释到了完备，但这样一切就结束了吗？科学家不满意这样的答案，好奇着是否还有更小的粒子又或着是宇宙最原始的粒子？随着一次又一次的探索，我们发现了微中子，反粒子，玻色子等等，随着越来越深入，我们也发现了越来越多的问题，到底宇宙中最原始的粒子是甚么？而
15、这些粒子的质量又是怎么来的呢？因而有了希格斯粒子、暗物质、暗能量等许多说法，这些或许还有带我们去研究，以下我们将针对相较于我们普遍知道的电子、质子、中子以外的新粒子进行概述，以及人们对于希格斯粒子和原始宇宙的假说，以及人们如何去突破环境的限制寻找更微观的世界！1. 大强子对撞机：大型强子对撞机坐落于日内瓦附近瑞士和法国的交界侏罗山地地底下 100 米深总长 27 公里的环形隧道内，林恩埃文斯欧洲大型强子对撞机的领导者，当初提出这项计划，原理很简单，要怎么发现比原子更小的粒子呢？想象原子如果真的是由比他小的另一种物质所构成，那么我们就像积木一样，我们试着把他打散，看他会不会散落出更小的零件不就行
16、了？利用这样的原理，科学家们发明了这台历史性的器具，当然，其过程也经过相当精密的计算，轨道换算、能量的差异、以及如何的停止、又要如何不去阻碍粒子的加速？种种的过程也花费了相当大的时间，但努力并没有白费，终于，成功的在欧洲制造了这台历史性的对撞机，利用的便是将粒子在一个圆环的超真空跑到中，不断地利用磁场去加速他们，让这些粒子以接近光速的速度进行碰撞，再以精密的仪器去收集碰撞瞬间的数据、能量变化、放射出的电磁波，科学家们利用其中许许多多的数据，找到了许多有利于新的粒子物理学发展的资料！2. 粒子的发现：有科学家号称，我们现在发现的粒子其实只有整体的，其余的许多粒子还是一团谜，现在科学家似乎也不知道如何着手寻找，因为这些粒子，或许存在于宇宙中，又或是关系着原始宇宙的起源！我们目前称这些物质、能量为暗物质、暗能量！为什么科学家们做得出这样的结论呢？因为科学家们试图将这些粒子分类，却发现有许多的空格是我们未知的，就好像元素的周
