Physics 版 (精华区)

发信人: Rg (RedGardenia), 信区: Physics
标  题: §24能量从何处来
发信站: 哈工大紫丁香 (2003年05月29日08:54:14 星期四), 站内信件


                 §24能量从何处来


    玻尔已经解释了原子是怎样发射光线的，现在让我们问
一个为什么。为什么只是当物体处于高温时才发光?为什么
在室温下它们不发光?
    在回答这个问题之前，让我们稍扯远一点。我们刚才描
绘的这幅很有说服力的原子图画必须上下颠倒过来。不是这
幅图画有什么问题。不是的。只是电子轨道顺序必须颠倒过
来。
    我们本以为距离核最近的轨道是能量最大的轨道，因而
电子从近轨道跳向远轨道时发射光子。实际情况恰恰与此柑
反。
    让我们这样来描绘此事：在地上挖个洞，把一个球放置
在洞底，在洞口的地面上再安放另外一个球。这两个球之中
哪一个球的能量较大?
    一个有知识的人会说：这个问题不清楚。首先，你问的
是什么能量?是位能还是动能?其次，从什么高度的平面去
考虑这个位能?如果取地平面作起点的话，球在地面上的位
能就可以被看作是零，因而洞里的球的位能就要小于零，这就
是说，它具有负位能。但如果我们将位能从洞底计算起，则地
面的球就要有一个大于零的位能。  由于两个球都是静止的，
因而在两种情况下它们的动能都等于零。让我们试用第一种
参照系)。
    现在假设球在运动。  这样，除了位能而外，还要加上动
能。首先，如果球不从洞里跳出的话，它的两种能量之和，即
总能量，显然仍是负的。其次，如果球跳了出来，并沿着地面
滚动，它的总能量将成为正的。
    这个冗长的解释可能使读者感到厌烦了，但不论现在还
是将来。它将有助于弄清许多事情。关键是：从能量的角度
来看，原子中的一个电子就好象洞里的一个球。而一个自由
的、独立的电子就好象地面上的一个球。物理学家已经同意
把一个自由的但是静止的电子的总能量看作是零，用以计算
其余电子的能量。
    当然，电子和球并没有很多共同之处。可能唯一共同之
处是：二者都在自己的运动中受到制约。球不能自动地离开
洞，而电于也不能离开原于。这正是为什么原子能够存在的
理由。
    球越接近洞口，它离洞底就越远，它的总能量就越大(这
就是说，它的负能值越低)。对电子来说也是一样，它离核越
远，它的总能量就越高；它离核越近，它的总能量就越低(当然，它的负能值越大)。
概括起来说，当电子跳至离核较近的轨道时，它的能量就
会减少，因此在这样的过渡中，光子就会被发射出来。在另一
方面，轨道离核越远，电子就越接近于从原子中"逃逸"出去，
此时电子所具有的能量也就越大。现在让我们回到本题上来

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