玻尔与氢原子

元素周期表的第一号元素就是氢元素，它有三个同位素，氕（¹H） 氘（² D）、氚（ ³T），氕即是我们常说的氢（H）元素，它是由氢原

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子核（即质子）及一个绕核运动的电子所组成的。按照 1907 年卢瑟福提出的原子核式结构模型，氢原子核将集中了整个氢原子质量（质子质量约为电子质量的 1837 倍），但却只占据氢原子中亿分之一的体积，氢原子核外大部分体积都被一个质量很小的电子占据，电子在原子核外是如何存来的呢？这个问题是由丹麦物理学家量子力学创始人之一尼尔斯·玻尔作出了回答。

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序号，右边数字为能级高度。

1885 年 10 月 7 日，玻尔生于丹麦的哥本哈根，父亲是丹麦的一名心里学家，母亲生于一个富裕的犹太银行家庭。玻尔出生时，家庭已处于中上阶层，优裕的生活使玻尔从小就获得了比较优越的学习条件，并渐渐对物理发生了兴趣。1911 年，玻尔来到了曼彻斯特大学卢瑟福实验室工作， 在那里玻尔开始着手研究原子核外电子运动问题。

玻尔认为，氢原子核外的电子是在一定的轨道上围绕原子核作高速运动的，电子运动的轨道不是连续的，而是分裂的。玻尔还根据圆周运动及量子化条件推导出各轨道半径大小及对应的能量值，（见前面图示），另外玻尔认为，当电子处于较高的轨道上运动时是不稳定的，它会自发跃迁到 N=1 的基态上去，并把多余的能量以光形式释放出来，而 N=1 基态上的电子也能吸收热能、光能等跃迁到较高能级上去，由此就可以解释实验中所观测到的光谱图。