原子中的规律氢原子模型理论

20世纪初，丹麦物理学家玻尔提出著名的氢原子模型理论，揭开了微观世界的秘密。这一理论大大扩展了量子论的影响，为物理、化学等学科的发展奠定了基础，成为物理学发展史上的一个重要里程碑。

1900年，德国物理学家普朗克为解释黑体辐射现象，提出了量子论，揭开了量子物理学的序幕。1911年，英国物理学家卢瑟福根据1910年进行的α粒子散射实验，提出了原子结构的行星模型。

在这个模型里，电子像太阳系的行星围绕太阳转一样围绕着原子核旋转。但是根据经典电磁理论，这样的电子会发射出电磁辐射，损失能量，以至瞬间坍缩到原子核里。这与实际情况不符，卢瑟福无法解释这个矛盾。

玻尔与爱因斯坦在讨论问题。

1912年，正在英国曼彻斯特大学工作的玻尔将一份被后人称做《卢瑟福备忘录》的论文提纲提交给他的导师卢瑟福。在这份提纲中，玻尔在行星模型的基础上引入了普朗克的量子概念，认为原子中的电子处在一系列分立的稳态上。回到丹麦后，玻尔急于将这些思想整理成论文，可是进展不大。

这年9月，玻尔到哥本哈根大学担任编外副教授，主讲热力学的力学基础。在任教之余，玻尔继续对普朗克的量子论进行探索。

1913年2月的一天，玻尔的一个朋友登门造访。在谈话间，朋友提到了1885年瑞士数学教师巴耳末的工作以及巴耳末公式，玻尔从中受到启发。朋友走后，他立即找到巴耳末的学术资料，就在他看到巴耳末公式的那一瞬间，他突然感到一切都清楚了，就像是看到了七巧板游戏中的最后一块。这件事后来被称为玻尔的“二月转变”。

玻尔

同年7月、9月、11月，经由卢瑟福推荐，玻尔先后以《原子和分子的结构》为题发表了三篇论文，标志着玻尔模型正式提出。这三篇论文成为物理学史上的经典，被称为玻尔模型的“三部曲”。玻尔的原子理论认为：电子在一些特定的可能轨道上绕核做圆周运动，离核愈远能量愈高；可能的轨道由电子的角动量决定；当电子在这些可能的轨道上运动时原子不发射也不吸收能量，只有当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时原子才发射或吸收能量，而且发射或吸收的辐射是单频的，辐射的频率和能量之间关系由E＝hv给出。h为普朗克常数。

就在这一理论公布后的第二年，弗兰克和赫兹进行了用电子轰击汞蒸气的实验，即弗兰克—赫兹实验。实验结果显示，汞原子内确实存在能量为4.9eV的量子态。1920年，弗兰克和赫兹又继续改进实验装置，发现了汞原子内部存在着更多的量子态，有力地证实了玻尔模型的正确性。

玻尔的氢原子模型理论成功地说明了原子的稳定性和氢原子光谱线规律，大大扩展了量子论的影响，加速了量子论的发展。十多年后，物理学家们对原子世界物质运动的基本规律有了崭新的认识，建立了量子力学。

学海拾贝

1921年，在玻尔的倡议下，成立了哥本哈根大学理论物理学研究所。玻尔领导这一研究所先后达40年之久。这一学派曾经是全世界最重要、最活跃的学术中心，至今仍有很高的国际地位。