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如何测量原子超精细结构 原子钟是什么?

2021-04-05知识3

为什么原子结构和太阳系结构如此相似? 原子是由带正电的原子核以及绕核运动的带负电的电子组成,原子核的质量占据整个原子质量的99.96%。相比之下,太阳占据整个太阳系质量的99.86%,周围也有绕其运动的行星。此外,就像行星与太阳之间的引力一样,电子与原子核之间的库仑力也遵循平方反比定律。因此,原子的结构看似非常类似于太阳系的结构,原子核就像太阳,而电子就像行星,行星绕太阳运动,而电子绕原子核运动。然而,这只是一种视觉上的错误对比,实际上,原子的结构与太阳系的结构完全不同,根本就谈不上相似。虽然电子确实是绕原子核运动,但是电子根本就不存在运动轨道。电子没有确切的位置,只有出现在某个位置的概率有多少,它们的概率分布被称为“概率云或电子云”。在电子云密度越大的地方,电子出现在此处的概率就越高。原子的行星模型或者玻尔模型均违背了量子力学中的海森堡测不准原理,因为在现实中,我们无法同时测出电子的速度和位置。相比之下,行星绕太阳运动的轨道是确定的,并且我们可以同时测出行星在任意时间的位置和速度。当原子核外只有一个电子时,电子云的形状就像一个球体。如果同时存在多个电子,它们之间的相互作用非常强烈,使得电子云呈现出不同的形状:纺锤形、花瓣形以及更为。

原子钟是什么? 原子钟,它最初本是由物理学家创造出来用于探索宇宙本质的;他们从来没有想过这项技术有朝一日竟能应用于全球的导航系统上。根据量子物理学的基本原理,原子是按照不同电子排列顺序的能量差,也就是围绕在原子核周围不同电子层的能量差,来吸收或释放电磁能量的。这里电磁能量是不连续的。当原子从一个“能量态”跃迁至低的“能量态”时,它便会释放电磁波。这种电磁波特征频率是不连续的,这也就是人们所说的共振频率。同一种原子的共振频率是一定的—例如铯133的共振频率为每秒9192631770周。因此铯原子便用作一种节拍器来保持高度精确的时间。30年代,拉比和他的学生们在哥伦比亚大学的实验室里研究原子和原子核的基本特性。也就是在这里,他们在依靠这种原子计时器来制造时钟方面迈出了有价值的第一步。在其研究过程中,拉比发明了一种被称为磁共振的技术。依靠这项技术,他便能够测量出原子的自然共振频率。为此他还获得了1944年诺贝尔奖。同年,他还首先提出“要讨论讨论这样一个想法”(他的学生这样说道),也就是这些共振频率的准确性如此之高,完全可以用来制作高精度的时钟。他还特别提出要利用所谓原子的“超精细跃迁”的频率。这种超精细跃迁指的是随原子核和。

人类在探索原子结构奥秘的过程中经历了哪些历史阶段 从道尔顿发现原子以来,原子的模型演变历史经历了几次重要的学说和变革,详解如下:一、发现:从英国化学家和物理学家道尔顿(J.John Dalton,1766~1844)(右图)创立。

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