波爾 Niels Bohr

波爾 Niels Bohr

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拉塞福已提出有核原子模型， 並且正在從實驗作進一步論證。

波爾相信這位導師的原子模型是正確的， 因此他到這實驗室來不僅僅 是研究 a 和 b 射線在物質中的穿透本領方面的理論，而是開始專注於 原子結構的研究。他返回哥本哈根後，於1913 年初根據拉塞福核型原 子模型提出氫原子結構的新觀點。在拉塞福的直接幫助下， 他的論文 <

論原子和分子的結構 > 終於在 < 哲學雜誌 > 上發表 ( 1913年7月、 9 月和11月連續發表三篇論文 )。這三篇論文融合了普朗克、愛因斯坦和 拉塞福的思想，並且把光譜學和量子論結合起來， 形成獨具一格的波 爾原子理論， 這些論文具有劃時代的意義。

拉塞福核型原子模型無法回答原子穩定性問題， 這是經典概念在原子 模型中所反映出來的根本弱點。波爾為了克服這一弱點， 認為唯一正 確出路就是借助於量子條件。因此， 他提出的原子模型最基本的構思 就是拉塞福核型原子加量子條件。他自已形容這個模型是一個 " 小型 機械系統，它的一些主要特點像我們的行星系 "， 不過電子運行規律 受量子條件的制約。

波爾在拉塞福有核原子模型的基礎上， 提出兩條基本假設：

1原子中的電子在庫侖力作用下，在一些許可的軌道上運動。

僅當電子的軌道角動量 L h

( 其中 n= 1,2,3, h 是普朗克常數 )，這些軌道才是許可軌道。

電子在這些軌道上運動不會發射電磁波，也就是說這是一系列定態。

2 當電子在這些許可軌道之間躍遷時，就會發出相應頻率的光波，也就 是說電子軌道躍遷將產生光輻射。

波爾在接受 1922 年度諾貝爾物理學獎金時，在他的講演中指出：" 其 實， 第一條假設指出了原子的普遍穩定性，第二條假設指出了銳線光 譜的存在"。

波爾原子結構理論起初是針對氫原子提出的。在他提出這個原子模型前 不久才得知巴耳末關於氫光譜可見光部分的波長經驗公式，他大受啟 發。同時，斯塔克 ( JohaIlnes Stark、1874 - 1957 ) 對原子動力學的研究 對他產生直接影響，他了解到關於價電子躍遷產生輻射的觀點。

因此，他很快借助於自己的原子模型導出了巴耳末公式，並作出理論解 釋。由於他提出電子軌道角動量量子化，導致能量量子化，即原子的能 量祇能是一些特定的能階。他得出原子能階。

W， Aggggggg

式中 A = Rh ,R= n"c'，W2K叫為里德伯常數。 電子電量 e, 質量 m 及 普朗克常數 h 都已知， 他取 K=1/2、由此得到的里德伯常數 R 與實 驗值基本相符。

由能級公式又可直接得出原子光譜線的頻率公式 ikhjhkjjjjjjjj

式中 u 表示原子從高能階 W 向低能階 W 躍遷時所發出單色光的頻 率。

根據波爾導出的光譜線頻率公式， 不但準確地證實了巴耳末系的譜線 頻率，而且也證實了帕邢在紅外區觀測到的、里茲早先預言過的譜系。

同時，波爾當時根據這個頻率公式，就預言在紫外區和遠紅外區也有譜 系，他說：" 這些譜系尚末觀測到，但它們的存在卻是可以預期的。" 後 來，果然陸續發現這些譜系，並與波爾理論的期待值一致。波爾理論進 一步推廣到類氫原子 ( 例如鋰、鈉、鉀等 ) 也得到初步滿意的結果。

這樣，光譜線之謎初步揭開了，波爾原子理論為光譜學的研究開創了嶄 新的局面。這種理論對原子穩定性、原子的電子殼層結構以及元素週期 律等都能移作出概括性的解釋。波爾的工作為莫塞萊的 X 射線譜的研 究和斯塔克效應等提供理論基礎。

對未來德貢獻: