尼科尔松的量子化原子模型

尼科尔松（J．W．Nicholson）是英国颇有名气的数学和天文物理学家，擅长于星光光谱和日冕光谱的研究。1911—1912 年间，他发表了一系列关于天体光谱的论文，其中也讨论到原子模型。他认为恒星和太阳这样高温的物体，原子应具有特殊的状态，这时电子的能量会高到电子环的半径远大于原子的半径。他认为对这种状态卢瑟福的有核模型和汤姆生的实心带电球模型可看成是一致的。他假设天体中除了氢和氦以 外，还有两种最简单的元素，叫 Nebulium 和 Protofuorine，它们的原子分别具有 4e 和 5e 的电子。这些电子组成环。他从力学原理计算系统的能量，发射能量与振动频率之间有一确定的比值，这使他想到可以把原子看成普朗克振子。他说①：

“由于这一类原子系统的能量的可变部分与 mnα2ω2 成正比（其中 m 是电子质量，n 是电子数，a 是电子环半径，ω是振动角频率），E/频率

① J.W.Nicholson,Month.Roy.Roy.Astro.Soc.(London)72（1911）p.679.

=mnfα2ω或 mnav，即等于电子绕核旋转的总角动量。所以，如果普朗克常数，像索末菲所主张的那样，有原子意义，也就意味着当电子离开或返回时，原子的角动量只能以一分立值来增减。”

这正是玻尔后来在原子理论中得到的一条重要结论，玻尔在第一篇论文中还特地提到尼科尔松。

不过，尼科尔松只是照搬普朗克的振子概念，认为辐射的光频率就是振子的振动频率，也就是说，原子以什么频率振动，就以什么频率发射，于是不得不对光谱系的分立值武断地解释为：“一个谱系的各条谱线也许不是由同一个原子发出，⋯⋯而是由不同的原子，其内在的角动量由于辐射或其它原因而受到阻滞，因此与标准值相差某些分立值。例如，氢原子就可能有好几类，这几类的化学性质甚至重量都相等，只是内部运动不同而已。”他这样解释分立的线光谱，当然不可能成功。

以上列举了几例在玻尔之前的原子模型，这些模型虽然都失败了， 但给后来者提供了有益的启示。下面再介绍卢瑟福创立有核模型和玻尔提出定态跃迁模型的经过。