1911年歐内斯特·盧瑟福通過放射源α粒子(我們現在知道他們是氦原子核）轟擊一個非常薄的金闆的實驗首次描述出了原子内部結構，這就是早期的盧瑟福原子模型，盧瑟福為我們打開了量子世界的大門。

歐内斯特·盧瑟福

盧瑟福計算得出，隻能假定原子是由中心非常小的核和圍繞它的電子組成，原子核幾乎包含了原子的所有質量。氫是最簡單的元素，它的核由單個質子組成，半徑約1.75×10^-15米。如果你不熟悉這個符号，這意味着0.0000000000000175米，或換句話說，1米的1750萬億分之一。就我們今天認識到的是，單個電子呈點狀，圍繞着氫核旋轉，其軌道半徑為氫核半徑的大約100000倍。核中有一個正電荷，電子有一個負電荷，這意味着它們之間有一種吸引力，類似保持地球圍繞太陽旋轉的引力。這又意味着原子的大部分空間是空的。如果你想象把一個原子核擴大到網球的大小，那麼小小的電子會小于一粒塵埃，它的軌道在距離網球1公裡處。這些數字是相當令人吃驚的，因為對固體物質而言，我們顯然感覺不到它是空的。

盧瑟福原子模型

盧瑟福核原子為當時的物理學家們提出了一系列問題。例如：軌道電荷理論和無xi線電波(海因裡希·赫茲在1887年發明了無線電發射機)，一個同樣讓人費解的現象是當原子被加熱時會發出光的秘密。

在1912年3月份，丹麥物理學家尼爾斯·玻爾(Niels Bohr)迷上了原子結構問題。波爾認為，嘗試從光譜學數據解開原子内部運作的秘密，就像是從蝴蝶的彩色翅膀得出同源的生物學基礎一樣。盧瑟福的太陽系原子給玻爾提供了需要的線索，并且在1913年玻爾發表了第一篇原子結構的量子理論文章。這個理論肯定有它的問題，但是它包含了幾個關鍵的思想，促進了現代量子理論的發展。

玻爾

玻爾發現，電子隻能采取圍繞原子核的一定的軌道運行，能級最低的軌道最靠近核心。電子能夠在這些軌道之間躍遷。當它們吸收能量後(以點火管中的火花為例)跳躍到更高的軌道，經過一段時間之後，又跳落回原來的軌道，在此過程中發出光。光的顔色直接由兩個軌道的能量之差确定。

圖4玻爾的原子模型，說明了當一個電子從一個軌道向下跳落到另一個軌道時會發射一個光子。

圖4說明了基本概念，箭頭代表一個電子從第三能級跳回到第二能級，同時發出光線(由波浪線代表)。在玻爾的模型中，電子隻容許在這些特殊的“量子化”(quantized)的軌道中的一個軌道上繞質子旋轉；螺旋向内是完全禁止的。用這種方式，玻爾用他的模型計算被昂斯特倫觀察到的光的波長(即顔色)——這些波長(即顔色)的産生歸因于一個電子從第五軌道跳回到第二軌道(紫色光),從第四軌道下降到第二軌道(藍綠色光),或從第三軌道下降到第二軌道(紅色光)的結果。玻爾的模型還正确地預測，當電子跳回到第一軌道時應該有光線發射出來。這個光是在光譜的紫外線部分，人的眼睛看不見，因此昂斯特倫也沒有看見。

然而，在1906年哈佛大學的物理學家西奧多·李曼(Theodore Lyman)發現了這個看不見的紫外光，并且玻爾的模型完美地描述了李曼的數據。雖然玻爾沒有把他的模型擴展到氫原子以外，但他所引人的思想可以用到其他的原子上。特别是，如果假設每個元素的原子有唯一一組軌道，那麼它們永遠隻能發出某些顔色的光。因此，一個原子發出顔色的行為就好像指紋，天文學家們無疑會迫不及待地考察原子發出的光譜線的獨特性，作為一種确定星體化學成分的方法。

原子光譜

玻爾模型是一個好的開始，但它顯然是不能令人滿意的：為什麼電子被禁止螺旋向内移動呢？因為我們都知道電子發射電磁波時會失去能量，由于無線電出現在現實生活中，這個想法是根深蒂固的。還有，為什麼首先是電子軌道量子化呢？以及，氫原子以外的重元素會怎樣呢？人們怎樣才能理解它們的結構？雖然玻爾的理論可能不成熟，但它是關鍵的一步，是量子力學怎樣取得進展的一個例子。這就是早期量子論思想的的曆史，這些問題是量子理論的早期創始人所面對的。

20世紀智囊團

​結束語：總起來說，在普朗克、愛因斯坦引入光是由粒子構成的想法之後，由麥克斯韋證明光還表現得像波。盧瑟福和玻爾是引導了解原子結構的先驅，但原子内部電子的行為與任何已知的宏觀物理理論不符合。綜合起來統稱為放射性，即原子不知何故自發分裂的各種各樣現象仍然是個謎，尤其是因為它引進一個令人不安的不确定性元素到物理學中。毫無疑問的是：在亞原子世界裡，正在進行着一些奇怪的事！

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