為什么從光譜可以“看”出原子種類(3)
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書之意2
為什么
如果把能量比作上坡的話,在原子里電子只能走臺階,而不能走平滑的斜坡。在兩個臺階(定態(tài))之間,電子不能存在。也就是說,電子狀態(tài)參數(shù)只能像里德伯公式一樣取數(shù),能量、速度等都是不連續(xù)的。這樣的主張完全顛覆了以往的認(rèn)識。
就這樣,玻爾建立了量子力學(xué)。他創(chuàng)造性地把原子輻射的光的頻率與原子的兩個定態(tài)的能量差聯(lián)系起來了。采用一些簡單的計算就會發(fā)現(xiàn),電子在定態(tài)之間躍遷時,原子吸收或者放出的光的頻率正好是數(shù)的平方差關(guān)系,這正是光譜學(xué)的里德伯公式。至此,光譜的秘密終于被揭開:電子只能在定態(tài)之間躍遷,此產(chǎn)生的光子的波長是固定的值,因此原子的光譜是分離的線光譜;不同原子的定態(tài)能量不同,因此發(fā)出的光譜各不相同,具有自己的特征譜線,并滿足里德伯公式。
此后,玻爾和其他人繼續(xù)發(fā)展量子力學(xué)論,光譜分析方法也越加精細(xì)。用物體的發(fā)射或吸收光譜可以非常精密地測量出物質(zhì)的化學(xué)組成和相對含量,其測量非常靈敏和迅速,抗干擾能力極強,準(zhǔn)確度很高。到今天,光譜學(xué)方法已經(jīng)是物質(zhì)分析最基本的方法,所采用的光也涉及所有光學(xué)波段,并被廣泛應(yīng)用于科研和工業(yè)生產(chǎn)中。