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分子运动论(原子运动论)

1. 原子运动论

1. 原子运动论

原子(atom)指化学反应的基本微粒,原子在化学反应中不可分割。原子直径的数量级大约是10^-10m。原子质量极小,且99.9%集中在原子核。原子核外分布着电子电子跃迁产生光谱,电子决定了一个元素的化学性质,并且对原子的磁性有着很大的影响。

所有质子数相同的原子组成元素,每一种元素至少有一种不稳定的同位素,可以进行放射性衰变。

原子最早是哲学上具有本体论意义的抽象概念,随着人类认识的进步,原子逐渐从抽象的概念逐渐成为科学的理论

2. 原子论发展

2. 原子论发展

德谟克利特的原子论是早期希腊自然哲学的最高成就,他认为宇宙万物的本原是原子和虚空,或者说存在和非存在,所谓“原子”的含义是“不可分割的东西”。

3. 科学原子论

是原子论

西方文艺复兴后,自然科学的研究日益受到人们的广泛重视,以牛顿力学体系的建立为标志,自然科学进入了一个辉煌的发展时期。由于法国学者伽森第等人的努力,德谟克利特等人的原子论在17世纪得以复活。

然而,此时原子论者感兴趣的问题已经不是设想如何组成世界,而是如何在原子论的基础上建立起物理学和化学的基本理论。受到当时力学思维盛行的影响,笛卡尔否认原子的不可分割性,他认为最初的宇宙由大小相同的粒子组成,这些粒子沿封闭曲线形成旋涡,结果造成今天的宇宙基本上由三种不同的粒子组成,这些粒子的性质可由质量、速度和运动的量等进行定量的描述。博斯科维奇则试图以没有大小、只有力学作用的原子模型来说明所有已知的物理现象,这为后来的气体分子运动论打下了基础。

然而大多数科学家对原子论的主要兴趣是在化学方面,他们认为原子本身不可发生改变,原子在被纳入更大的单元时,只是采取简单的并列方式。塞诺特已经清楚地区分了基本原子和经过组合而成的原子。玻意耳遵循同样的思路,认识到组合而成的原子是以化学意义上的基本粒子的方式起作用。他在1661年出版了化学史上非常著名的《怀疑派的化学家》一书,用气体是像小弹簧似的粒子的聚集体的概念来解释气体的各种物理现象。

在近代原子论的建立中,英国伟大的科学家道耳顿做出了不可磨灭的贡献,他通常被看成是科学原子论之父。他把玻意耳、拉瓦锡的研究成果,即化学元素是那种用已知的化学方法不能进一步分析的物质,同原子论的观点结合起来。他提出,有多少种不同的化学元素,就有多少种不同的原子;同一种元素的原子在质量、形态等方面完全相同。他还强调查清原子的相对重量以及组成一个化合物“原子”的基本原子的数目极为重要。关于原子组成化合物的方式,道耳顿认为这是每个原子在牛顿万有引力作用下简单地并列在一起形成的。在化学反应后,原子仍保持自身不变。尽管现代科学的发展在一定程度上修正了原子本身的物理不可分和万有引力将原子连接在一起的观点,但是道耳顿对原子的定义却被广泛地接受下来

4. 原子物理理论

氢原子能级理论是玻尔提出的。

玻尔理论是指一种关于原子结构的理论。1913年由玻尔提出。是在卢瑟福原子模型基础上加上普朗克的量子概念后建立的。

玻尔理论不但回答了氢原子稳定存在的原因,而且还成功地解释了氢原子和类氢原 子的光谱现象。氢原子在正常状态时,核外电子处于能量最低的基态,在该状态下运动的 电子既不吸收能量,也不放出能量,电子的能量不会减少,因而不会落到原子核上,原子不 会毁灭。

5. 原子物理理论的发展

波尔理论认为,(某一个)原子处于一系列不连续的能量状态中,每个状态原子的能量都是确定的,这些能量值叫做能级;,我们做题中经常遇见的是就是氢原子能级图。这是因为氢原子只有一个电子,便于研究。 波尔理论认为,(某一个)原子从一个能级向另外一能级跃迁时要吸收或放出光子;具体是吸收还是释放光子,看下面的三个依据:

一,从高能级向低能级跃迁放出光子;

二,从低能级向高能级跃迁要吸收光子;

三,一次能级跃迁中,吸收或放出光子的能量是固定不变的,等于两个能级的能量差;hγ=E2-E1;其中,γ为光子的频率(其实和波动频率的f是一码事,只不过在原子物理学,习惯上用γ);

6. 什么是原子运动

1、轨道量子数,量子数是能量的本征量子数,反应电子能量的大小角动量量子数是角动量的本征量子数2、角动量量子数,反映角动量的大小角量子数是角动量在Z轴的投影3、角量子数,反映这个投影的大小自旋量子数是电子的本征量子数4、自旋量子数,反映电子自旋的方向

7. 原子论与原子学说

原子论是指关于原子概念的学说。德谟克利特探讨了物质结构的问题,提出了原子论的思想。他认为万物的本原是原子和虚空。原子是一种最后的不可分割的物质微粒,它的基本属性是"充实性",每个原子都是毫无空隙的。

虚空的性质是空旷,原子得以在其间活动,它给原子提供了运动的条件。

道尔顿使物质由原子组成这一概念成为现实的、有用假说的,他给元素指定符号并将符号结合起来成为化合物,并且制作了14种元素的原子量表。词条详细介绍了德谟克利特的原子论与道尔顿的近代原子论。

8. 物理原子论

1、物理学萌芽时期(古典物理学)

       首先得到较大发展的是与生产实践密切相关的力学,如静力学中的简单机械、杠杆原理、浮力定律等。在《墨经》中,有力的概念(“力,形之所以奋也”)的记述;光学方面,积累了关于光的直进、折射、反射、小孔成像、凹凸面镜等的知识。《墨经》上关于光学知识的记载就有八条。在古希腊的欧几里德(公元前450-380)等的著作中也有光的直线传播和反射定律的论述,并且对光的折射现象也作了一定的研究。电磁学方面,发现了摩擦起电、磁石吸铁等现象,并在此基础上发明了指南针。声学方面,由于音乐的发展和乐器的创造,积累了不少乐律、共鸣方面的知识。物质结构和相互作用方面,提出了原子论、元气论、阴阳五行说、以太等假设。

  在这个时期,观察和思辨虽然是人们认识自然的主要手段和方法,但也出现了一些类似于用实验来研究物理现象的方法。例如,我国宋代沈括在《梦溪笔谈》中的声共振实验和利用天然磁石进行人工磁化的实验,以及赵友钦在《革象新书》中的大型光学实验等就是典型的事例。

  从远古直到中世纪(欧洲通常把五世纪到十五世纪叫做中世纪)末,由于生产的发展,虽然积累了不少物理知识,也为实验科学的产生准备了一些条件并做了一些实验,但是这些都还称不上系统的自然科学研究。在这个时期,物理学尚处在萌芽阶段。

2、经典物理学时期

  资本主义生产关系的产生,促进了生产和技术的大发展;文艺复兴运动,解放了人们的思想,激发起人们的探索精神。近代自然科学就在这种物质的和思想的历史条件下诞生了。系统的观察实验和严密的数学演绎相结合的研究方法被引进物理学中,导致了十七世纪主要在天文学和力学领域中的“科学革命”。

       牛顿力学体系的建立,标志着近代物理学的诞生。整个十八世纪,物理学处在消化、积累、准备的渐进阶段。新的科学思想、方法和理论,得到了传播、完善和扩展。牛顿力学完成了解析化工作,建立了分析力学;光学、热学和静电学也完成了奠基性工作,成为物理学的几门基础学科。人们以力学的模型去认识各种物理现象,使机械论的自然观成为十八世纪物理学的统治思想。

        到了十九世纪,物理学获得了迅速和重要的发展,各个自然领域之间的联系和转化被普遍发现,新数学方法被广泛引进物理学,相继建立了波动光学、热力学和分子运动论、经典电磁场理论等完整的、解析式的理论体系,使经典物理学臻于完善。由物理学的巨大成就所深刻揭示的自然界的统一性,为辨证唯物主义的自然观提供了重要的科学基础。

3、现代物理学时期

  十九世纪末叶物理学上一系列重大发现,使经典物理学理论体系本身遇到了不可克服的危机,从而引起了现代物理学革命。由于生产技术的发展,精密、大型仪器的创制以及物理学思想的变革,这一时期的物理学理论呈现出高速发展的状况。研究对象由低速到高速,由宏观到微观,深入到广垠的宇宙深处和物质结构的内部,对宏观世界的结构、运动规律和微观物质的运动规律的认识,产生了重大的变革。相对论的量子力学的建立,克服了经典物理学的危机,完成了从经典物理学到现代物理学的转变,使物理学的理论基础发生了质的飞跃,改变了人们的物理世界图景。

       1927年以后,量子场论、原子核物理学、粒子物理学、天体物理学和现代宇宙学,得到了迅速的发展。物理学向其它学科领域的推进,产生了一系列物理学的新部门和边缘学科,并为现代科学技术提供了新思路和新方法。现代物理学的发展,引起了人们对物质、运动、空间、时间、因果律乃至生命现象的认识的重大变化,对物理学理论的性质的认识也发生了重大变化。

        越来越多的事实表明,物理学在揭开微观和宏观深处的奥秘方面,正酝酿着新的重大突破。现代物理学的理论成果应用于实践,出现了象原子能、半导体、计算机、激光、宇航等许多新技术科学。这些新兴技术正有力地推动着新的科学技术革命,促进生产的发展。而随着生产和新技术的发展,又反过来有力地促进物理学的发展。这就是物理学的发展与生产发展的辨证关系。

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