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)之間,電子不能存在。也就是說,電子狀態參數只能像里德伯公式一樣取數,能量、速度等都是不連續的。這樣的主張完全顛覆了以往的認識。
就這樣,玻爾建立了量子力學。他創造性地把原子輻射的光的頻率與原子的兩個定態的能量差聯系起來了。采用一些簡單的計算就會發現,電子在定態之間躍遷時,原子吸收或者放出的光的頻率正好是數的平方差關系,這正是光譜學的里德伯公式。至此,光譜的秘密終于被揭開:電子只能在定態之間躍遷,此產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;不同原子的定態能量不同,因此發出的光譜各不相同,具有自己的特征譜線,并滿足里德伯公式。
此后,玻爾和其他人繼續發展量子力學論,光譜分析方法也越加精細。用物體的發射或吸收光譜可以非常精密地測量出物質的化學組成和相對含量,其測量非常靈敏和迅速,抗干擾能力極強,準確度很高。到今天,光譜學方法已經是物質分析最基本的方法,所采用的光也涉及所有光學波段,并被廣泛應用于科研和工業生產中。