【诺贝尔奖】玻尔模型：错误也可以很重要

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精华笔记

玻尔因为发明的原子模型可以很好的解释氢原子的辐射，被授予了1922年的诺贝尔物理学奖。但这个模型后来被证明是不完善的，甚至是错误的。

一、原子光谱问题

1. 原子的结构是带负电的电子围绕着带正电的原子核进行运动；

2. 原子内的电子能量可高可低。当电子从高能级跃迁到低能级的时候，根据能量守恒，会释放出光子；

3. 但是实验发现，特定的原子发出的光的频率是固定的，只能取几个特定的值，并非所有频率的光都有。这说明原子中电子的能量等级是阶梯式的，而不是连续的。

|玻尔原子模型

二、玻尔模型

1. 为了解释这个现象，玻尔提出了玻尔模型。玻尔模型的物理图像并不是十分清楚，他强行假设电子围绕原子核运动的角动量是量子化的，必须是普朗克常数的整数倍；

| 玻尔的角动量量子化条件

2. 玻尔模型可以很好的解释氢原子和类氢原子的光谱，也就是只有一个电子的情况下，玻尔模型与实验符合的很好；

3. 尽管玻尔模型很不完善，但是由于精准的解释力，玻尔还是被授予了1922年的诺贝尔物理学奖。

三、遗留问题

1. 尽管玻尔模型在类氢原子光谱的问题上很成功，但是还有很多问题无法解决；

2. 首先，玻尔模型假设电子是围绕着原子核作圆周运动的。但是根据麦克斯韦方程，这样的电子会辐射电磁波，并带走能量，使电子无法维持它的运动，进而掉入到原子核里。但事实并非如此，为此，玻尔只能强行假设电子不辐射电磁波；

3. 其次，玻尔模型只能解释一个电子的情况。如果原子里有多个电子，玻尔模型是不准确的；

4. 这些问题要用薛定谔方程和海森堡的矩阵力学才能彻底解决。