1909年，卢瑟福和盖革、马登思，用氦核轰击厚度为10-6米的金箔，起初盖革没看到什么现象，卢瑟福告诉他要仔细观察：“要多看细看，实验要重复几次，几十次，几百次，才能发现偶然的现象。”他们发现有1/8000的α粒子，偏转反弹。卢瑟福:“犹如一15寸的炮弹去轰一张薄纸，而炮弹却掉过头来击中你自己一样。”
卢瑟福等人在研究α粒子的散射实验中，观察到大角度散射的α粒子，经过反复的实验和理论计算，于1911提出了原子的有核模型。卢瑟福于1911年、1913年发表论文，提出了原子的有核模型，使人们对原子的结构有了进一步的了解，同时也提出了研究微观粒子的方法。第30页，共49页，星期日，2025年，2月5日他认为原子具有太阳系一样的结构，原子中心是一个带正电荷的原子核，电子绕原子旋转。原子核的半径比原子的半径小得多。整个原子的质量差不多集中在原子核上，原子核所带的正电荷的电量和外面围绕着它的所有电子所带的负电荷的电量相等。这种核型结构为一系列实验所证实，很快为大家所接受。虽然从汤姆逊的原子模型到卢瑟福的有核模型是人们对原子结构认识的一大进步，但从经典物理学的角度来观察问题，仍然存在不少矛盾。第31页，共49页，星期日，2025年，2月5日由原子的有核模型，电子绕着原子核不断转动，但一则以喜，一则以忧，原子的核式结构却无法用经典理论加以解释。根据经典电磁理论，做加速运动的电子会不断向外辐射电磁波。辐射光的频率等于电子绕核旋转的频率。由于原子不断向外辐射能量，所以它的能量要逐渐减少，电子绕核旋转的频率也要逐渐地改变，因而原子光谱应该是连续光谱。不但如此，当原子自发地不断向外辐射能量时，由于总能量不断减少，电子将逐渐接近原子核而最终落入核内，即原子是个不稳定的系统。但实验指出：原子是稳定的，原子所发的光谱是线状光谱。这说明研究宏观现象而确立的经典理论不适合原子的微观过程。第32页，共49页，星期日，2025年，2月5日第33页，共49页，星期日，2025年，2月5日第34页，共49页，星期日，2025年，2月5日1918年，卢瑟福继J.J.汤姆生之后，担任卡文迪许实验室领导，将卡文迪许实验室发展到一个新的高峰。将物质微观结构的研究推向崭新的阶段，同时也培养出了许多青年科学家。卢瑟福是20世纪初最伟大的实验物理学家，他1908年获诺贝尔化学奖，一生发表论文约215篇，著作6种，培养了10位诺贝尔奖获得者。1937年10月19日患肠阻塞并发症逝世，葬于伦敦威斯敏斯特大教堂牛顿墓旁。第35页，共49页，星期日，2025年，2月5日**量子理论的建立第1页，共49页，星期日，2025年，2月5日上一代人能取得自然知识的如此神奇进展，应归功于人们从传统思想束缚下获得的这一解放。——玻尔第2页，共49页，星期日，2025年，2月5日20世纪初，新的实验现象不断被发现，经典物理在解释这些现象时陷入了困境，其中表现最为突出的是黑体辐射问题和光电效应问题，对以上问题的解决过程也就是量子物理建立的过程，它为量子力学的发展打下了基础。黑体：能全部吸收投射到它上面的辐射而无反射的物体。一个空腔可以看作是黑体。黑体辐射问题所研究的是辐射与周围物体处于平衡状态时能量按波长（或频率）的分布。当空腔与内部的辐射处于平衡时，腔壁单位面积所发射出的辐射能量和它所吸收的辐射能量相等。第3页，共49页，星期日，2025年，2月5日实验得出的平衡时辐射密度按波长分布的曲线，其形状和位置只与黑体的绝对温度有关，而与空腔的形状及组成的物质无关。许多人企图用经典物理学来说明这种能量分布公式，但都没有成功。第4页，共49页，星期日，2025年，2月5日一、紫外灾难19世纪末，由于冶金等各方面的需求，人们急于知道辐射强度与光波长之间的函数关系。单靠实验逐一找对应点的方法，犹如钝刀子割肉。当时维恩和瑞利-金斯分别发表了两个公式，试图解决这一问题。第5页，共49页，星期日，2025年，2月5日1.辐射强度随波长变化的规律图19世纪末，对黑体辐射已经进行了仔细的测量，得出了辐射强度随波长的变化规律，如图。它是一个长波和短波方向都降落到零的光滑曲线，而在某一波长处有一极大值。第6页，共49页，星期日，2025年，2月5日2.维恩定律德国物理学家维恩（1864-1928）通过半理论和半经验的方法。得出一个可用来描述能量分布曲线的辐射公式------维恩公式。ρ是辐射能密度，ν是频率，T是温度。在短波区和实验结果符