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向新理论的过渡

时间:2022-02-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:波尔的原子模型已经非常确定地失败了,这是目前非常熟悉的模型,它把原子描画成一种太阳系,中央是带正电的原子核,周围是如同星球一样沿轨道运行的若干电子。附带条件常常导致经典理论使用上的自相矛盾,因此在波尔的原子模型里面,电子在它的轨道上加速度由经典的电动力学支配着,而它的辐射为h规则支配。但在经典的电动力学里,加速与辐射是牢不可破地关联着。

到1925年,现行理论的机体的发展遭遇了另一个瑕疵,非常迫切地需要重建。波尔的原子模型已经非常确定地失败了,这是目前非常熟悉的模型,它把原子描画成一种太阳系,中央是带正电的原子核,周围是如同星球一样沿轨道运行的若干电子。其重要的特色是,可能的轨道受限于第九章中的原子理论所谈到的规则。由于光谱中的各条线都是由电子在两个特定轨道之间跃迁所发出的,所以光谱线的分类必然与按照模型中的量子数进行的轨道分类相关联。当光谱学家开始解读光谱中的一系列谱线时,他们发现有可能对每一条谱线指定一个轨道跃迁,能够对每一条谱线的意义用模型来解释。但如今,更细微的问题又出现了——这种对应对何者不适用。对一个模型必然不能有过多期待,如果模型不能揭示微细的现象,或者它的精度被证明并不完美,这些都无须惊奇,但现在所出现的一种困难是,该模型仅提供了两个轨道跃迁来代表三个显然相关联的光谱线,如此等。曾经对某一点上解释光谱很有帮助的模型,突然变得完全错误了。光谱学家被迫从该模型转到另外的方向,以忽视它的方式来完成他们的光谱线分类。虽然他们还在持续地提到轨道和轨道跃迁,但与模型中所表示的轨道完全一一对应已不复存在了。[3]

诞生新理论的时机显然成熟了,其后占优势的情形可以摘要如下:

(1)总体工作规则为:采用经典法则,补充附带条件,一旦出现任何具有作用性质的事物,都必须使之与h相等,或在某些时候使之与h之整数倍相等。

(2)附带条件常常导致经典理论使用上的自相矛盾,因此在波尔的原子模型里面,电子在它的轨道上加速度由经典的电动力学支配着,而它的辐射为h规则支配。但在经典的电动力学里,加速与辐射是牢不可破地关联着。

(3)经典法则的合适的范围是已知的,它们是更为普遍化的法则在一个极限场合内——即所涉及的量子数非常大的场合,所采取的形式,对更为普遍化法则的完全体系研究进展绝不受仅考虑极限场合的经典概念的阻碍。

(4)目前的妥协涉及对于光既有粒子的性质又有波的性质两者的认识,同样的观点似乎已有效地扩展到物质范围内并为实验所确证。但是这一成功仅仅部分缓解了问题的急迫性,使之成为考虑到这些性质而不那么矛盾的方法。

(5)虽然上述的工作规则往往成功地用于预测,但也发现所预测的原子内的电子轨道分布与光谱导出的结果在某些根本方面存在差异,因此需要加以改造,不仅除去逻辑上的异议,而且必须适应实际物理学的急迫要求。

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