論原子構造和分子構造
內容簡介
本文創造性地把愛因斯坦的光量子說引入到原子結構理論中來，提出了著名的2條基本假設，建立了原子結構模型，從而克服了盧瑟福原子結構模型中的困難，成功地解釋了原子結構的穩定性和原子光譜的分立性。本文被稱為「偉大的三部曲」。引論首先介紹了盧瑟福的有核結構模型，並指出了這種模型的成功和困難之處:雖能有效地說明a粒子散射實驗，但用經典理論卻無法解釋原子的穩定。正文第1部分正核對電子的束縛，是本書的中心。引用量子觀念提出了2條基本假設:(1)體系在定態中的動力學平衡可以藉助於經典力學來加以討論，而體系在不同定態之間的過渡(即躍遷)則不能在這樣的基礎上進行處理。(2)認為後一種過程是伴隨着能量躍遷引起的單頻輻射。對於這種輻射，其頻率和2定態之間的能量差滿足下面的關係:hv=En-Ek。提出了1個動態的原子結構輪廓，揭示了光譜線與原子結構的內在聯繫。第2部分包含1個單獨原子核的體系，在有核原子模型基礎上對元素周期表作出了理論解釋。首先闡述了原子的形成過程，廣泛應用經典力學討論了電子組態的力學穩定性，接着具體討論了氫、氦、鋰、鈹等元素的原子結構，最後討論了倫琴射線的發射以及放射性現象的根源。第3部分包含多個原子核的體系，探討了分子結構。設計了1種氫原子模型，這種模型在某些特點上和今天的模型頗有相通之處。此外還討論了CH4分子的結構。在結束語中，再次強調了本文的理論基礎是普朗克的量子假設和盧瑟福的有核模型，目的是要創立關於原子構造和分子構造的理論。
玻爾的原子結構理論第1次把光譜的經驗事實納入了一個理論體系，揭示了微觀體系中量子規律的重要作用。開闢了原子物理學大踏步發展的新途徑。正如狄拉克所指出的，在量子力學發展過程中，「玻爾的這種模型或許是原子理論發展中一切步子中最大的一步」。玻爾理論也有嚴重的缺陷，它只能計算氫原子或類氫原子的光譜，卻無法計算多電子原子的光譜;即使對氫原子，也不能計算光譜線的強度。原因在於，玻爾理論不是貫徹到底的量子理論，在某些基本方面仍為經典物理理論所束縛。儘管如此，玻爾理論所起的承先啟後的作用及其重要的貢獻不可低估。由於他這一獨創性的成就，榮獲1922年的諾貝爾物理學獎金。
作者簡介
尼·玻爾(Niels Bohr，1885—1962)，丹麥物理學家，原子物理和量子力學的奠基人之一。1907年，在學生階段，因致力於水的表面張力的研究而獲哥本哈根科學院的金質獎章。1916年起任哥本哈根大學教授。1920年創建理論物理研究所，自任所長。從那時起，他以自己的遠見卓識和崇高威望，吸引並培養了一大批國內外的傑出的物理學家，如海森堡等，形成了世界公認的哥本哈根學派。曾先後被授予柏林科學院院士、蘇聯科學院院士、德國利奧波爾迪納科學院院士。1939年，被選任為丹麥皇家科學院院長。1943年為逃避法西斯迫害到了美國，參加了與原子彈有關的理論研究工作。戰後又回到丹麥，對創立歐洲核研究中心起了主導作用。主要著作已匯集為文集10卷，先後由羅森菲耳德(Leon Rosenfeld)、尼爾森(J.Rud.Nielsen)和呂丁格爾(Irik Rudinger)主編。本書被收入《尼爾斯·玻爾集》第2卷中。