前面已经讲了,汤姆逊发现在各种元素的原子中都有电子,可是在原子中,电子是怎样安排的呢?
汤姆逊总结已经发现的事实,在1904年第一个提出了原子结构的理论。
他想象原子是一个均匀的带阳电的球,在这个球里面,飘浮着许多电子。这许多电子带的阴电,正好和这个球所带的阳电相等,所以整个原子是中性的。如果失掉了几个电子,这个原子的阳电荷就过多了,形成阳离子;如果多了几个电子的话,这个原子的阴电荷就过多了,形成阴离子。
汤姆逊的原子模型有点像果子面包,整个面包好像一个原子,面包里的葡萄干好像电子。
人们发现,β射线就是快速运动的电子,它能够穿透几毫米厚的铝片,也就是说,电子能穿透原子。如果原子是道尔顿所认为的那样坚硬的小球的话,电子就没法穿过了。但汤姆逊用他的模型解释了这个现象,他认为,比起原子来,电子的体积是极小的,在原子里面电子之间的空隙很大,所以速度非常快的电子可以穿过空隙跑过去。这种情形可以比作一粒快速的葡萄干打穿了果子面包。
原子里面的电子之间的空隙就那么容易穿过吗?汤姆逊认为,带阳电荷的球是没有质量的,只有带阴电荷的电子才有质量。汤姆逊已经测量出来电子的质量差不多是氢原子质量的1/2000.既然原子中只有电子有质量,那么一个氢原子中就应该有差不多2000个电子。氦原子的质量是氢原子的4倍,那么一个氦原子中就会有8000个左右的电子!更重的元素的原子中的电子,数目就应该更多了。
能有这样多的电子吗?还有,α粒子也能穿过很薄的金属箔。这又怎样解释呢?
α粒子是失去两个电子的氦原子,按汤姆逊的模型,那就是一块掉落两粒葡萄干的小面包。一块小面包打在大面包(金原子)上,不管速度有多大,很难想象怎么能穿透过去。
看来,汤姆逊的果子面包原子模型有很多问题。