概述
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尼爾斯·波爾(右圖)運用光譜分析來探索原子內部結構的第一次合理而又富有成效的嘗試是在1913年進行的。為了解釋原子吸收和發射,他力圖把盧瑟福的有核原子模型和普朗克的量子論結合起來,提出了著名的“波爾理論”——原子的定態假設和頻率法則,成功地解釋了氫原子的光譜規律。他認為,最簡單的氫原子具有確定的、量子化的能級。他假設,電子只有從一個允許能級向另一個較低能級躍遷時才輻射能量,而原子也只能以量子(hν)化的形式吸收能量,這裡的hν對應於兩個允許能級的能量差。通過對原子結構的研究,他正確地預言,在複雜原子中,電子必須以“殼層”形式出現,而對一種具體元素來說,其原子的化學性質取決於最外層電子數的多少。他的這一開創性工作,為揭示元素周期表的奧秘打下了基礎。他使化學從定性科學變為定量科學,使物理和化學這兩個學科建立在同一基礎之上。
尼爾斯·波爾的名字是與下面兩個原理分不開的。一個是“對應原理”(1916年),它是說原子的量子力學模型線上度很大時必定趨於經典力學;另一個是“並協原理”(1927年),它指的是在不同實驗條件下獲得的有關原子系統的數據,未必能用單一的模型來解釋,電子的波動模型就是對電子的粒子模型的補充。
愛因斯坦曾經講過:“波爾作為科學上的一位思想家之所以具有如此驚人的吸收力,是因為他對隱秘事物的直覺的理解力,同時又兼有如此強有力的批判能力。”作為量子物理學的最有資格的代表,尼爾斯·波爾對物理學和人類的整個思維領域作出了多次根本性的重大貢獻,留下了難以估價的精神遺產。