Physics 版 (精华区)

发信人: Rg (RedGardenia), 信区: Physics
标  题: §25激动的原子
发信站: 哈工大紫丁香 (2003年05月29日09:01:33 星期四), 站内信件


              §25激动的原子

    我们又要和那个球打交道了。它为什么不会坠落?这是
个愚蠢的问题，因为它无处可坠。  
    对低温下的原子中的电子来说，情况也是类似的。它无
处可跳。电子位于离核最近的轨道内；唯一可以坠落的地方
就是核，但这是不可能的，正如球不能穿越地壳向下坠落一
样。
    电子的能量此时最低。它没有任何能量可失了。因此，
它不能发射任何光线。
    显然，电子必须首先居于离核较远的轨道，这样它就能过
渡到离核较近的轨道之中。但问题是：电子怎样才能进入一
轨个外道?这和一个球升到梯子的顶端一样，比如，球被我们
安放在那里，也就是说给它一些能量。
    对电子来说也是如此。  为了把它放置在较远的轨道上，
我们必须给它一定的能量。说得更明确些，我们必须赋与电
子的一份能量，至少相当于两个轨道的能量差。
可以通过不同的途径赋与这份能量。一个常见的途径就
是原子的热运动。如果一个原子以足够快的速度撞击另一个
原子，则它将把要求的那份能量赋与后者。在室温下，撞击虽
然是寻常的，但能量都太低。当温度上升到几百、几千度时，
撞击的结果引起能量的大量交换，电子跳至新轨道，而当其返
回原轨道时，光线被发射出来。
    能量是赋与电子了，电子居于一个外轨道之中。于是又
将发生什么呢?核不允许电子在外轨道停留那怕是最短的一
段时间。核将它拖回到较近的一个轨道之中，而当电子向内
跳跃时，光子被发射出来。我们的眼睛察觉到了这个光子，于
是我们说物体在发光，或在放射光线。
    现在物体正放射着光线。让我们将温度升高，看看会发
生什么。  原子的热运动变得更有力，碰撞来得更频繁、更猛
烈。电子在内轨道仅停留极短的时间。原子越来越频繁地进
入物理学家称为"激发"的一种状态，然后返回"正常"状态，几
乎跟着又离开正常状态而再度进入激发状态。
    此时，每秒千百万的光子被产生出来。随着温度的升高，
光子数目增加，其来势之猛犹如冰山的崩落(请回忆斯蒂芬-
玻耳兹曼定律)。
    可是不仅仅是光子的数目在增加着。电子跳跃的距离也
在增加着。电子最初只是战战兢兢地往返跳跃于邻近轨道和
原来轨道之间，可是现在却朝着离核遥远的外轨道作着创记
录的跳跃。再从那些轨道跳回时，电子将产生非常强有力的
光子。我们知道，光子的能量越大，它的频率越高，它的波长
越短。随着光子数目的增加和光子频率的增高，发射的光线
也就变得更明亮，更紫(回忆一下维恩位移定律)。
    这样玻尔理论便能够一举解释热辐射理论和光谱学的基
本定律。玻尔理论取得了这个伟大成功之后，光和原子过程
的量子性质便昭然若揭了。很快地这个理论便为大多数科学
家所承认。

--

※ 来源:·哈工大紫丁香 bbs.hit.edu.cn·[FROM: 202.118.229.90]