德謨克利特(公元前460—公元前370)
“正像綠墻是由樹干和枝葉組成似的,大自然的萬物都由看不見的微小粒子——原子構(gòu)成。原子不能消失,但也不會(huì)無中生有。”——德謨克利特
德謨克利特的原子論缺少科學(xué)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ),長期以來并不為人們所認(rèn)同。直到17世紀(jì),以道爾頓和玻意耳為代表的科學(xué)家通過大量的實(shí)驗(yàn)才復(fù)活和確立了原子論。
道爾頓(1766—1844)
1811年,意大利科學(xué)家阿伏伽德羅進(jìn)一步指出,物質(zhì)一般不是直接由原子組成,而是由幾個(gè)原子相結(jié)合的分子構(gòu)成的。
用場離子顯微鏡拍攝的鎢針針尖上的原子圖樣
1897年,英國的物理學(xué)家湯姆孫發(fā)現(xiàn),陰極射線在電場或磁場的作用下可發(fā)生偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)方向與帶負(fù)電的粒子相同,從而發(fā)現(xiàn)了電子。
電子的發(fā)現(xiàn),打破了原子不可分的概念,是人類對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)上的一次飛躍,并掀起了新一輪探索物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的熱潮。
湯姆孫(1856-1940)
從1909年到1911年,英國科學(xué)家盧瑟福等人無數(shù)次地用高速α粒子轟擊金箔,發(fā)現(xiàn)原子中帶正電的物質(zhì)只占很小的體積,但密度很大,幾乎集中了原子的全部質(zhì)量。
盧瑟福(1871-1937)
盧瑟福的實(shí)驗(yàn)讓人們認(rèn)識(shí)到原子雖小,里面卻十分空曠,如果我們將原子放大成直徑上百米的足球場,在其中央有一顆稱為原子核的小米粒,其直徑不到原子直徑的萬分之一,而它的質(zhì)量卻占整個(gè)原子質(zhì)量的99.94%以上。
1919-1932年,盧瑟福和他的學(xué)生先后發(fā)現(xiàn)了帶正電的質(zhì)子和不帶電的中子。
1964年,美國物理學(xué)家蓋爾曼在費(fèi)米、楊振寧、坂田昌一的研究基礎(chǔ)上,提出了質(zhì)子、中子、介子、超子等都是由三種基礎(chǔ)粒子組成,它們分別稱為上夸克、下夸克、奇異夸克,科學(xué)界把這一模型稱為夸克模型。
華裔科學(xué)家丁肇中在1974年又發(fā)現(xiàn)了一種稱為J/Ψ的粒子,因此獲得1976年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
納米技術(shù)是20世紀(jì)90年代出現(xiàn)的一門新興技術(shù)。它是在0.1~100 nm尺度的空間內(nèi),研究電子、原子和分子運(yùn)動(dòng)規(guī)律和特性的嶄新技術(shù)。

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一 探索微觀世界的歷程

版本: 北師大版

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