“量子跃迁”是什么?

物理现象

 气体在受热时,发出的光芒,透过三菱镜观察时,可以看到七彩的束状光,像铅笔一样一条一条的,每种颜色各占据一条。为什么气体受热时会发出光,并且有不同色彩分条呈现?

1、物质的微观构成

物质是由原子构成的,而原子又由原子核和核外电子构成,而电子围绕着原子核旋转。

原子核极小,它的直径在10的-14次方米到10的-15次方米之间,体积只占原子体积的几千亿分之一,在这极小的原子核里却集中了99.96%以上原子的质量。原子核的密度极大,核密度约为 10的17次方千克每立方米,即1 平方米的体积如装满原子核,其质量将达到 1百万亿吨。

2、尼尔斯•玻尔的解释

他认为电子绕着原子核运行,如同行星绕太阳旋转一样。但与行星不同的是,电子不能随意运行,只能在某个规定的轨道内运行。

当原子受热时,电子会加速运动,并且跃迁到另外一个轨道。如图所示,从3轨道跃迁到2轨道,也可以从3轨道跃迁到1轨道。


而每一次跃迁都能释放出能量,其实就是以特定波长的光释放出来。不同轨道之间的跃迁释放出来的能量不同,所以光波长也就不同。不同波长的光对应了不同的光谱,即不同颜色的光。

 这就是原子能发出特定波长光的原因,而这也是“量子跃迁”这个不可思议概念的由来。



3、 三菱镜的作用

三菱镜起分光的作用。 受热气体,因为量子跃迁,发出各种不同波长的光,这些光混合在一起。不同波长的光,对应的颜色的不同,对应的折射率不一样。当光通过三菱镜时,不同折射率的光照射在不同的地方,即相同颜色的光汇聚在一起。

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