[科普中国]-梅子布丁模型

梅子布丁模型（英语：Plum pudding model，又称枣糕模型、葡萄干布丁模型、汤姆孙模型等）是1904年约瑟夫·汤姆孙提出的原子结构模型。

简介梅子布丁模型，又称枣糕模型、葡萄干蛋糕模型、汤姆孙模型、洋李布丁模型等，是早期量子力学里一种原子模型。1897年，约瑟夫·汤姆孙突破性地从阴极射线中，发现了电子的存在。在这历史性的大发现之后，他开始极力反对原子的道尔顿模型。他认为原子不是不可分的；包含在原子内的，是带着负电荷的电子，可以从原子中移开。1904年，汤姆孙创立了原子的梅子布丁模型。这模型是由许多电子（那时，汤姆孙称之为粒子）平衡地悬浮移动于带正电荷的浓汤或云球里，就好像带负电荷的梅子分布于带正电荷的布丁里．这些粒子被认为分布于几个同心圆球面。1

实验假若梅子布丁模型是正确的，由于正电荷完全均匀地散开，而不是集中于一个原子核，库仑位势的变化不会很大，通过这位势的阿尔法粒子，其移动方向应该只会有小角度改变。2

然而，他们得到的实验结果非常诡异，大约每8000个阿尔法粒子，就有一个粒子的移动方向会有很大角度的改变（超过90°）；而其它粒子都直直地通过位势，方向没有任何改变。从这结果，1911年，欧尼斯特·卢瑟福发表了卢瑟福模型，大多数的质量，都集中于一个很小的正价区域（原子核）；电子则包围在区域的外面。当一个（正价）阿尔法粒子移动到非常接近原子核，它会被很强烈的排斥，以大角度反弹。原子核的小尺寸解释了为什么只有少数的阿尔法粒子被这样排斥。

1913年，尼尔斯·玻尔发表了玻尔模型。在原子内部，电子环绕着原子核作轨道运动。这运动是稳定的．只有在吸收或发射固定能量的电磁波时，电子才能够改变轨道。

汤姆孙的论文发表於哲学杂志的1904年3月刊，那时候最权威的英国科学期刊。汤姆孙阐明：我们假定，在原子的内部，有几个粒子，移动于一个正电荷均匀分布的圆球．我们需要解答的问题是 (1) 原子的内部结构细节，也就是说，粒子怎样摆设自己于圆球内？ (2) 这结构会给予原子什么样的性质？

在汤姆孙模型里，自由的移动于正价的布丁或云球之间的电子，为了要维持稳定平衡，会自动地移动于一个圆球面。这圆球面是一系列同心的圆球面中间的一个。假若，一个电子往外移动，离开圆球面，它会感觉到有一股力量将它往球心拉引，因为，在它所处的球面，内部会有更多量的正电荷（参阅高斯定律）。所以，它必定会稳定的移动于同一个圆球面。另外，电子与电子之间的排斥作用也提供了更多稳定效应。

每一个圆球面有其伴随的能量。电子从一个圆球面往内跃迁至另一个圆球面，会释放能量，因而会产生光谱。汤姆孙尝试将模型计算结果匹配几个重要的谱线，可是并没有得到显著的成功。虽然如此，汤姆孙模型（还有1904年长冈半太郎的半太郎模型，一个从麦克斯韦的土星环稳定理论得到的点子，模拟土星环的原子模型。）预告了后来更成功的，太阳系统似的玻尔模型。

汤姆孙模型1897年，约瑟夫·汤姆孙突破性地从阴极射线中，发现了电子的存在。在这历史性的大发现之后，他认识到原子的道尔顿模型是错误的，原子可以分割；原子有带着负电荷的电子，可以从原子中移开。1904年，汤姆孙设计了原子的梅子布丁模型。这模型是由许多电子（那时，汤姆孙称之为粒子。虽然乔治·斯托尼已建议称呼带负电荷的粒子为电子。），电平衡地悬浮移动于带正电荷的浓汤或云球里，就好像带负电荷的梅子分布于带正电荷的布丁里．这些粒子被认为分布于几个同心圆球面。2

汤姆孙的论文发表於哲学杂志的1904年3月刊，那时候最权威的英国科学期刊。汤姆孙阐明：

我们假定，在原子的内部，有几个粒子，移动于一个正电荷均匀分布的圆球．我们需要解答的问题是 (1) 原子的内部结构细节，也就是说，粒子怎样摆设自己于圆球内？ (2) 这结构会给予原子什么样的性质？

在汤姆孙模型里，自由的移动于正价的布丁或云球之间的电子，为了要维持稳定平衡，会自动地移动于一个圆球面。这圆球面是一系列同心的圆球面中间的一个。假若，一个电子往外移动，离开圆球面，它会感觉到有一股力量将它往球心拉引，因为，在它所处的球面，内部会有更多量的正电荷（参阅高斯定律）。所以，它必定会稳定的移动于同一个圆球面。另外，电子与电子之间的排斥作用也提供了更多稳定效应。

每一个圆球面有其伴随的能量。电子从一个圆球面往内跃迁至另一个圆球面，会释放能量，因而会产生光谱。汤姆孙尝试将模型计算结果匹配几个重要的谱线，可是并没有得到显著的成功。虽然如此，汤姆孙模型（还有1904年长冈半太郎的半太郎模型，一个从麦克斯韦的土星环稳定理论得到的点子，模拟土星环的原子模型。）预告了后来更成功的，太阳系统似的玻尔模型。

卢瑟福模型1909年，在欧内斯特·卢瑟福的指导下，汉斯·盖革和欧内斯特·马士登发射阿尔法粒子射束于很薄很薄，只有几个原子厚度的金箔纸。这就是著名的卢瑟福散射。假若梅子布丁模型是正确的，由于正电荷完全均匀地散开，而不是集中于一个原子核，库仑位势的变化不会很大，通过这位势的阿尔法粒子，其移动方向应该只会有小角度改变。

然而，他们得到的实验结果与梅子布丁模型预测的结果不同，大约每8000个阿尔法粒子，就有一个粒子的移动方向会有很大角度的改变（超过90°）；而其它粒子都径直通过位势，方向没有任何改变。因此，汤姆森的梅子布丁模型被抛弃。

1911年，欧内斯特·卢瑟福发表了卢瑟福模型，大多数的质量，都集中于一个很小的正价区域（原子核）；电子则包围在区域的外面。当一个（正价）阿尔法粒子移动到非常接近原子核，它会被很强烈的排斥，以大角度反弹。原子核的小尺寸解释了为什么只有少数的阿尔法粒子被这样排斥。3

玻尔模型1913年，尼尔斯·玻尔发表了玻尔模型。在原子内部，电子环绕着原子核作轨道运动，就像行星环绕着恒星作轨道运动。3

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所