关子原子构造的最初探索

1899年，英国物理学家J.J.汤姆孙发明了一种测定带电粒子的速度和荷质比的方法。利用这一方法，他发现，阴极射线的“载体”的荷质比是一个常数。这一事实提示了自然界中的这种荷电基元的粒子性，电子的概念于是确立。由原子的电中性，人们很自然地推测，原子应是电子和另一带正电的组份的联合体，这就是关于原子构造的最初揣测。

汤姆孙认为，光谱是来自原子内部的主要信息，所以，他对于原子结构的考察，首先是从发光出发的。汤姆孙根据当时分子物理学的知识，把原子半径定在10-10米，把上述未知的组份假定为一种充斥整个原子空间的、连续分布的正电体，电子就悬浮在这正电小球中的平衡位置上。汤姆孙进一步利用物理的模拟方法，获得了多达二十个电子的原子中电子可能的排布。有趣的是，当电子增多时，这种排布自动地展示出一种圈层结构。这种随电子数增加而周而复始地变化的圈层，几乎使人立即想到了化学元素的周期律。而且，理论上算出的这种原子的发光频率，与实验结果在数量级上相符。

但另一方面，汤姆孙模型不能解释原子光谱包含多根谱线的事实，它所提供的圈层结构与化学元素周期律在数量上也没有联系。汤姆孙希望通过细节上的修正消除这两个困难，但是没有成功，他不幸在这死胡同里摸索了很久。当然，汤姆孙认定光谱为建立原子模型的主要依据，并将原子结构与元素周期律联系起来研究，这两点贡献是非常杰出的。我们将看到，这也就是玻尔建立原子模型的出发点。(https://www.daowen.com)

几乎与汤姆孙同时，日本人长冈半太郎提出，原子是由一个小而重的核和绕这个核旋转的电子构成的，这一图景是通过与麦克斯韦的土星光环理论的类比产生的。但是，电动力学指出，这样作圆周运动的电子将因辐射而丧失能量，最终落到核上去，这样的原子是不稳定的。行星模型似乎很易为当时的物理学家接受。但是不稳定这一困难，又使研究者们裹足不前。亥尔姆霍兹曾有如下感叹：“啊！行星！是的。……进一步呢？行星……不，不可能！绝不可能！”