§7-2 氢原子光谱和能级的概念The Spectrum of Atomic Hydrogen and Concept of Energy Levels一、问题的提出 1．在十九世纪末，物理学理论已经发展得相当完善：Newton three mechanics’ laws; Maxwell’s equations—electricity, magnetism, optics; Boltzmann’s statistical physics. 2．但解决不了三大问题(1) 黑体辐射：E∝ν，温度越高，发出的波长越短。a．黑体：能全部吸收外来电磁波的物体。根据经典物理中光的波动说：E 总 = E 动 + E 势 = kA2（与振幅的平方成正比）b．实验：当纯净物加热到足够高的温度时，它发“红热”，若再升高温度，就变成“白炽”。即温度越高，发出的波长越短，E∝1/λ ，即 E ∝ 。c．Planck’s hypothesis (German physicist, 1858-1947)1900 年，Planck 在深入分析实验数据和经典理论计算方法的基础上，指出在经典理论范围内，无论如何都解决不了这个矛盾，他提出了假设：(i) 受热固体的分子或基本粒子就象小振子一样，其能量由 E = nh 给出, hPlanck’s− constant， 振子的频率，是一个只可以取正整数值的数；(ii) 振子并不连续地辐射能量，而只是跳跃地辐射能量，如果 Δ n = 1，则 ΔE = Δ nh = h 。Planck 由于这些成就，荣获 1918 年 Nobel 物理学奖。1900 年 12 月 14 日，Planck 把论文交到柏林科学会，量子物理学就从这一天开始。Planck 的这些假设是根本性的假设，就连他本人在许多年间都没有一心一意接受下来。他曾经谈到这样的话：“我曾企图设法使这个基本作用“量子”与经典理论相适应，我这种徒劳无益的企图曾经继续了许多年，花费了我很多心血。”因此在分子水平上，能量是以大小等于 hν 倍数的、称为量子（quantum）的不连续量来吸收或放出的。这种理论助长了光能具有粒子本性的概念。光是由光子（photons）组成，它与物质粒子一样，具有能量与动量。(2) 光电效应（the photoelectric effect）In 1905 Albert Einstein (1879-1953) used Planck’s quantum theory to explain the photoelectric effect. Experiments had shown that light shining on a clean metal surface causes the surface to emit electron.a．实验：(i) 当清洁的金属表面在真空中以足够高频率的单色光照射时，自金属表面射出电子；(ii) 要从金属表面射出电子的必要条件是 入...
