拖动“动画速度”,看电子在固定的几层壳上来回跳。它跳下来一次,就放出一份光——放出的光是什么颜色,取决于它掉了多远。
电子只能待在 n=1、2、3、4 这几层上,跳一次就放出一份能量恰好的光。
先猜一猜:电子从第 3 层掉到第 2 层,和从第 4 层掉到第 2 层,放出的光颜色一样吗?
关键是“离散”:电子不可能停在两层之间。所以它掉下来时放出的光,频率也是几个固定值——不是随便什么颜色都行。这就是玻尔模型最硬的那块骨头,详见 玻尔模型:原子的“楼层”。
把能量画成一道楼梯。拖动“能级 n”,看电子只能落在标出来的那几级上——两级之间涂红的地方,是它永远停不住的位置。
能级是分开的档位,不是一段连续的坡。停在两档之间?量子力学说不行。
先猜一猜:电子能不能停在两级台阶正中间?量子力学说——先猜。
连续的世界里,物体可以停在任意位置;可原子里的能量偏偏是“一份一份”的。这正是“量子”二字的来历。想看它怎么被光谱证实,去看 氢原子光谱:巴尔末系。
电子从高能级掉到第 2 层,就会放出一条特定波长的光。拖动“上能级 n”,看这条线在可见光谱上往哪挪、变成什么颜色。
n=3→2 是红色的 Hα,n=4→2 是青色的 Hβ,n=5、6 继续往蓝紫挪。
先猜一猜:氢原子发出的光,是各种颜色都有,还是只有固定那几条?
氢原子的谱线不是连续的一条彩虹,而是几根清清楚楚的亮线——巴尔末当年靠经验凑出了公式,玻尔则用能级把它推导了出来。详见 氢原子光谱:巴尔末系。