Physics 版 (精华区)

发信人: Rg (RedGardenia), 信区: Physics
标  题: §22为什么物体会发光?
发信站: 哈工大紫丁香 (2003年05月25日08:20:11 星期天), 站内信件

           §22为什么物体会发光?


  光谱分析的成绩是伟大的，但这里也还存在着一个根本
的缺陷。光谱学大厦是建立在热辐射理论基础之上的，因而
带着这一理论的根本弱点的全部痕迹。这个根本弱点就寓于
它对下述问题的回答中：为什么物体加热后会发光?    
    光是怎样发射出来的?显然，光是物体的组成部分--
原子和分子--发射出来的。  温度的上升使分于的运动加
快。这样，互相碰撞就越来越猛烈、频繁；这样，分子就会急速
地振动起来，直至它们开始发光。  这就是旧物理学的观点。
可是物体的分子在室温下也在运动，为什么它们不发光呢?
这个问题旧物理学却解释不了。
   1898年，英国科学家汤姆生建立了第一个原子模型，发
光的秘密似乎就会被揭示出来。在这个模型中，原子是些带
正电的云。在这些云中负电子在浮动着，而负电子的电量恰
好和正电荷抵消。电子被带正电的云吸引着，因而它们的运
动也就受到阻滞。
    根据经典物理学，带电粒子被减速时必然会发射电磁辐
射。显然，这种辐射即物体加热时发射的光。乍一看来，这一
解释是颇有说服力的。物体越是受热，电子在原子中的运动
也就越快，这样，由于正电荷云的吸引，电子所获得的减速度
也就越大，其结果辐射也就越强。
    如果电子在辐射时不消耗能量，上述说法便可能成立。
可是当电子辐射光时，它们就必然极快地减速。在极短的一
瞬间，它们就会陷进带正电的云雾中，就好象葡萄干陷入布丁
里一样。    '
    肯定哪里有毛病。几年以后，汤姆生原子模型在其他方
面的问题也明显地暴露出来了。得不到解答的问题真是太多
了。  比如说，电子为什么不直接和带正电的云融合在一起，
并将它们的电荷中和掉?从这个模型中获得的极少的几个解
答，一般说来也都与实验发生尖锐的矛盾。    ．
    1911年，著名英国物理学家卢瑟福提出了一个新的原子
模型。卢瑟福用新发现的放射性物质的。射线去轰击各种物
质的原子。那时人们已经知道，alfa射线是由带正电的粒子构
成的。
    卢瑟福研究了原子对alfa粒子的散射后，不得不作出一个
意义深远的结论：  alfa粒子在其散射过程中，好象没有受到汤
姆生原子模型中的整个正电云的排斥，而却受到几乎集中于
原子中心的一个极小部分的排斥。原子的全部正电荷看来集
中于这一极小的中心部分之内。
    卢瑟福把原子的这一部分叫做核心(核)。但电子又在哪
儿呢?老观点认为电子毫无疑问是被电吸引力束缚于原子的
电荷之上的。但由于电子存在于离开核一定距离的地方，因
此必须有某种力能够抵消核与电子相互吸引的电力。
    很显然，这样的力必须时刻在起作用。原子在足够长的
时间内生存着，因此这个起抵消作用的力，显然也必须象电子
与核之间的电吸引力一样，恒定不变。
    把这个力想象成一个离心力似乎是合理的。看来电子似
乎在围绕着原子核旋转。可以计算出来多么大的力才足够使
电子不致坠落于核上。计算表明：如果电子以每秒几万公里
的速度，在与核相距一亿分之几厘米的地方绕核旋转，便能产
生足够大的离心力。
    这就是卢瑟福的原子模型。甩动系在绳子末端的球，使
它绕着握着绳子另一端的手旋转，间接地给牛顿以行星引力
概念的启示。  现在这个概念又引导卢瑟福形成一个聪明的、
完全正确的、有关原子的行星结构的概念，--这点将被未来
的事实证明。
    现在我们能够回到物体为什么会发光这一问题上来了：
我们将在这新的原子模型中寻找答案。电子围绕核的运动是
加速运动(电子沿着密封曲线运动)，因此必然辐射电磁波。
无论是对汤姆生的原子模型来说，还是对卢瑟福的模型来说，
经典定律都同样地适用。但遗憾的是，得到的结果也没有两
样。电子由于辐射光，会把它的能量消耗干净。这样，在百万
分之几秒的时间里，电子的速度就要缓慢下来，以致最后不可
避免地坠落于核上，正如在大气层中减速的卫星必然坠落于
地面一样。电子的命运应当与卫星的命运完全相同。在这种
情况下，原子将很快地毁灭。
    但原子却生存着。电子不应丢掉能量，也不应当发射光。
但物体加热后却发光!

--

※ 来源:·哈工大紫丁香 bbs.hit.edu.cn·[FROM: 202.118.229.172]