原子“绝对不可再分”的观点在19世纪末受到了新的科学发现的冲击。1879年，英国著名物理学家和化学家克鲁克斯（Sir  William Crookes，1832—1919）在高真空放电管中发现了一种带负电荷的粒流——“阴极射线”；1879年，英国剑桥大学物理学家汤姆生利用阴极射线能被电场和磁场联合偏转的作用，测定了这种粒子的荷质比（即电荷与质量之比），实验表明，不论电极用什么材料制成和在阴权射线管中亢以什么样的气体，生成带负电的粒子其荷质比都是相同的，说明它是原子的共同组成部分，称之为电子。1903年电子发现者汤姆生提出一个原子的“葡萄干面包”模型，认为电子嵌在原子中，如同葡萄干嵌在面包中一样。1909年，英国物理学家卢瑟福用一束高能的带正电的氦离子流轰击薄金箔时发现，绝大多数粒子几乎不受阻碍而直接通过金箔，说明原子内部很空旷；但也有权少数（约万分之几）粒子穿过金箔后发生偏转，个别粒子偏转程度较大，甚至被反弹回来。卢瑟福设想，这是由于原子中存在一个几乎集中了原子全部质量并带正电荷的极小的核，是它对粒子产生了静电排斥作用。1911年，卢瑟福提出了原子结构的“核式模型”：每个原子中心有一个极小的原子核，几乎集中了原子的全部质量并带有Z个单位正电荷，核外有Z个电子绕核旋转，电子绕核如同行星绕日运行，因此这一模型也被称为“行星式模型”。后来由于对原子光谱的深入研究和量子力学的出现，才逐步形成了现代原子结构理论。

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