當(dāng)說(shuō)到原子時(shí)，語(yǔ)言只能像在詩(shī)中那樣用。詩(shī)人也是不太關(guān)心描述事實(shí)的，更關(guān)心的是創(chuàng)造形象。
——玻爾
1913年，為了解決原子的穩(wěn)定性問(wèn)題，玻爾對(duì)原子的結(jié)構(gòu)和電子的運(yùn)動(dòng)提出了一個(gè)新的想法：原子中電子的能量只能取一系列不連續(xù)的數(shù)值(E1,E2,E3 ,…)。這些不連續(xù)的能量值可以用下面的條件確定：
玻爾的這個(gè)原子是穩(wěn)定的，不會(huì)發(fā)射電磁波，那么，物體又是怎樣發(fā)光的呢？為了解決這個(gè)問(wèn)題，玻爾進(jìn)一步提出，當(dāng)原子中的電子處于某個(gè)能級(jí)時(shí)，有可能會(huì)受到某種外在的或者內(nèi)部的因素的影響，從這個(gè)能級(jí)跳到另一個(gè)能量較低的能級(jí)，原子的能量因此而降低。由于能量守恒的原因，原子減小了的能量會(huì)在瞬間轉(zhuǎn)變成一個(gè)光子發(fā)射出來(lái)。由于這種轉(zhuǎn)變是在瞬間完成的，所以，又被稱(chēng)為量子躍遷。這就是在玻爾的想法中物體發(fā)光的機(jī)理。為了定量地計(jì)算電子在量子躍遷中發(fā)射的光的波長(zhǎng)，玻爾提出了一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)公式，把光的頻率和量子躍遷前后兩個(gè)能級(jí)的能量差聯(lián)系起來(lái)：
稱(chēng)之為頻率條件。把頻率條件與組合原則做比較，就可以清楚地看出，組合原則中的光譜項(xiàng)與原子不連續(xù)的能量相聯(lián)系。根據(jù)頻率條件，原子只在某些特定的波長(zhǎng)上發(fā)射光，這就解釋了光譜圖中線狀光譜的來(lái)源。每一種原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)不一樣，產(chǎn)生的線狀光譜當(dāng)然也就五花八門(mén)了。
你可能已經(jīng)注意到，在玻爾的原子中，電子的能量還是會(huì)不斷地降低，那它們最終不是也會(huì)掉到原子核上去嗎？！答案是：不會(huì)。根據(jù)玻爾的想法所做的詳細(xì)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)可以得到能級(jí)的一個(gè)數(shù)學(xué)表達(dá)式，這個(gè)數(shù)學(xué)表達(dá)式顯示，電子的能量有一個(gè)最小值，當(dāng)電子處于這個(gè)最低的能級(jí)時(shí)，我們說(shuō)電子處于基態(tài)。當(dāng)電子處于基態(tài)時(shí)，它的能量取所有可能的能量中的最小值。電子一旦進(jìn)入基態(tài)，就沒(méi)有更低的能級(jí)躍遷過(guò)去，因此，處于基態(tài)的原子是不會(huì)發(fā)射電磁波的。
 由于在研究原子結(jié)構(gòu)和原子輻射方面的杰出貢獻(xiàn)，玻爾被授予1922年度的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 | 尼爾斯·亨利克·戴維·玻爾(Niels Henrik David Bohr，1885年10月~1962年11)，丹麥物理學(xué)家，丹麥皇家科學(xué)院院士。玻爾對(duì)物理學(xué)的主要貢獻(xiàn)包括：通過(guò)引入量子化條件，提出了一個(gè)新的原子模型，解決了原子的穩(wěn)定性問(wèn)題、解釋了線狀光譜的疑難；創(chuàng)立了詮釋量子力學(xué)的哥本哈根學(xué)派，對(duì)20世紀(jì)物理學(xué)的發(fā)展有深遠(yuǎn)的影響。 |
玻爾的原子模型成功地解決了原子的穩(wěn)定性問(wèn)題和線狀光譜的疑難，為后來(lái)量子力學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
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