1900:游走在欧洲的物理学霸 第299节

  文章不仅对玻尔模型进行了理论验证,还以此解释了几个非常重要的物理现象。

  论文一经发出,立刻在物理学界引起了滔天巨浪。

  无数物理学家目瞪口呆,实在是玻尔的论文内容过于震撼人心了。

  在这篇《论原子的结构》的论文中,玻尔利用他的模型,完美解释了巴尔末公式。

  玻尔认为巴尔末公式中的m和n代表了电子轨道的序列。

  当n=1时,表示的是电子处于基态。

  当m=2、3、4时,表示的是电子处于激发态。

  激发态的电子不稳定,所以电子会从激发态跳跃到基态,玻尔把这个过程称为【电子跃迁】。

  在电子跃迁的过程中,电子会以电磁波的形式,向外辐射能量。

  而能量值就是两个能级之间的能量差。

  辐射光的波长可以用【李-普朗克辐射公式】直接计算出来,即E=hv,其中E就是能量差。

  同理,电子从基态跃迁到激发态,则需要吸收能量,能量值也是两个能级之间的能量差。

  基于电子跃迁的理论,玻尔对元素光谱的机理做出了理论解释。

  以氢原子光谱为例:

  m=3、4、5、6,向n=2发生电子跃迁,发射特定光谱,就形成了巴尔末系。

  m=4、,5、6、7,向n=3发生电子跃迁,发射特定光谱,就形成了帕邢系。

  接着玻尔又做出预测。

  m=2、3、4、5,向n=1发生电子跃迁,根据计算,其发射光谱将落在紫外区域。

  目前莱曼在1906年已经发现了一条氢原子的紫外发射光谱线。

  那么根据玻尔的理论,将还有其余几条谱线没有被发现。

  最终会形成和巴尔末系类似的光谱线系。

  对巴尔末公式,以及原子光谱的解释,获得圆满成功后。

  玻尔意犹未尽,他在论文中又大胆拓展,解释了另外两现象。

  第一个是焰色反应。

  某些金属或者其化合物在燃烧时,会使火焰呈现特殊的颜色。

  不同的元素燃烧,火焰的颜色也不同。

  根据电子跃迁理论,玻尔认为,所谓焰色反应就是原子中的电子吸收能量,从基态跃迁到了激发态。

  然后电子又从激发态跃迁回基态,这个过程中以光的形式释放能量。

  不同颜色的光,就是不同波长的光,对应能级差不同。

  因为不同元素的能级不同,所以导致最后辐射光的波长不同。

  这就是焰色反应的本质机理。

  第二个是X射线的产生。

  玻尔认为,能量足够的电子轰击金属元素,之所以能产生X射线,是因为金属原子中基态电子受到撞击,发生跃迁,电子处于激发态。

  然后激发态电子又向下跃迁,回到基态,这个过程辐射的光就是X射线,其能量就是能级差。

  根据计算,玻尔认为不同金属产生的X射线的频率是不一样的。

  反过来,根据金属原子发射的X射线频率,结合玻尔模型,就能算出原子的电子数量,从而倒推出原子的核电荷数。

  以上就是X射线的产生机理。

  本来玻尔还想用自己的理论解释γ射线的机理。

  但是无论他怎么算,数据都不符合,因此只能放弃。

  玻尔不知道,γ射线的产生涉及到原子核的作用了,和电子跃迁没有关系,所以他当然算不出来。

  然而即便如此,这篇论文的内容,也足以让所有物理学家彻底疯狂了。

  物理学界更是直接沸腾!

  轰!

  无数人都被玻尔的论文震撼的目瞪口呆。

  “哦,我的上帝啊,玻尔竟然从理论上证明了X射线的产生机理,这也太可怕了。”

  “岂不是说,玻尔的理论直接终结了光谱学、元素周期表、X射线三大物理方向。”

  “可怕,简直太可怕了。”

  “这才是真正的量子论,成熟的量子论,一套全新的物理理论!”

  德国,当伦琴、普朗克等人看完论文后,全都震惊的说不出话来。

  他们德国在光谱学领域,已经研究了几十年,一直领先世界。

  如今竟然被一篇论文给直接终结了。

  以后所有的元素光谱问题,都不再是孤立的物理现象,而是有理论解释其机理。

  玻尔一人抵一国!

  普朗克苦笑道:“没想到那日我就是给了一个建议。”

  “玻尔这孩子竟然就做出如此振奋人心的成果,实在是天纵奇才啊。”

  伦琴笑道:“这里面可多亏了你和布鲁斯的指导啊。”

  “不然靠玻尔一个人,估计想不出来。”

  “这么看,我们德国在光谱学上因为你,依然是领先的。”

  说完二人哈哈大笑。

  但是劳厄就笑不出来了。

  当他看到玻尔的论文后,直接就是倒吸一口冷气,头皮发麻。

  他的三个好基友,厄瓦尔德等三人眼睛瞪的大大,满脸不可思议。

  “我的老天鹅,玻尔从理论上证明了X射线的本质,它就是电子跃迁发射的电磁波而已。”

  “牛逼,实在太牛逼了,电子跃迁这个概念,我十辈子也想不出来。”

  “我们耗费了无数日夜,做了无数次实验,才证明X射线是电磁波,玻尔竟然只靠一支笔就推导出来了。”

  “这就是顶级天才的实力吗?实在太恐怖了。”

  “据说玻尔能想到解释巴尔末公式,还是得到了布鲁斯教授和普朗克教授的帮助。”

  “这一对师徒孙简直逆天了。”

  听着好友的感叹,劳厄心中五味杂陈。

  晶体衍射验证X射线是电磁波,可以说是他最得意的成就,为他赢得了无数荣誉和掌声。

  爱因斯坦功成名就,他默默无闻时,他都没有如此心境动荡过。

  然而玻尔的出现,却差点击碎了他的道心。

  “原来天才也是分等级的。”

  如果说劳厄是天才,那么玻尔就是天才中的天才,李奇维更是天才的三次方。

  这种差距是任何一个天才都无法忽视的芥蒂。

  天才都是高傲的,在没有对比之前,谁都不会认为自己会输。

  然而一旦有了公平的对比,尤其还是玻尔和劳厄这种直接相关性,那确实容易产生打击。

  不过,劳厄毕竟是从逆境中走出来的,很快,他就恢复了情绪。

  反而笑着说道:“看吧,玻尔能这么快发表论文,都是我逼出来的。”

  “要不是我公开发文质疑玻尔模型,估计他还在优哉游哉享受别人的追捧呢。”

  厄瓦尔德三人听后哈哈大笑,这样的劳厄才是真实的劳厄,才是他们喜欢的样子。

  玻尔模型也只是刚刚起步,物理学的未来足够璀璨。

  如果说德国以及劳厄,被玻尔模型对光谱学的解释震惊到了。

  那么卢瑟福和索迪就被元素周期表的解释震惊到了。

  按照玻尔模型的预测,只要测量金属元素发射的X射线,就能算出原子的核电荷数。

  那岂不是说,这种方法可以修正元素周期表的排列顺序,甚至是发现新元素?

  轰!

  卢瑟福彻底坐不住了。

  他赶紧让自己手下的莫斯莱验证这个理论的正确性。

  莫斯莱是卢瑟福团队中的物理学讲师,算是助理一类的角色。

  真实历史上,莫斯莱根据玻尔理论的预测,一直从钙元素实验到锌元素。

  随着实验的元素越来越多,他验证了索迪的理论,即元素是按照核电荷数排列顺序的。

  算是彻底为元素周期表的规律盖棺定论了。

  而且他还发现相邻元素发射的X射线波长非常接近,因为它们只差一个核电荷。

  所以可以推理出,如果两个相邻元素发射的X射线波长相差很大,那么说明它们之间还有未知的元素。

  果然,莫斯莱根据这个想法,预测了四种新的元素,而且很快都被找到了。

  可惜的是,他本人无缘看见自己的理论被验证。

  因为他后来在1915年,死于一战。

  除了和光谱学、X射线、元素周期表相关的物理学家外,其他人对于玻尔论文的震惊,丝毫不弱。

  尤其是丹麦的学生,更是把玻尔当成了偶像。

  哥本哈根大学物理学奥斯特更是高呼:“玻尔将会是丹麦物理学界的代表。”

  “丹麦终于出了一个世界级的物理学家。”

  轰!

  一时间,玻尔的名头如日中天。

  所有人都见证了一颗物理学的超新星冉冉升起。

  他的光辉甚至快要逼近了他的导师,当今物理学第一人布鲁斯。

  当然,目前没有人认为玻尔超越了他的导师。

  毕竟他的理论都是建立在布鲁斯的基础上。

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