玻尔在论文中表示,按照行星模型的理论,电子围绕原子核做圆周运动。
这是一种变加运动。
因为电子的度方向在不断变化,所以其加度也在不断变化。
按照麦克斯韦方程组计算,电子带电,所以加运动会导致电场生变化。
而变化的电场又会激出变化的磁场。
变化的磁场又反过来激出变化的电场。
电场和磁场不断交替,电子的能量就以电磁波的形式向外辐射。
最终,因为能量损失,电子失去稳定性,轨道半径不断缩小,坠入原子核中。
且上述过程会在极短的时间内就完成。
按照布鲁斯的行星模型,原子是不稳定的,无法存在,这显然与事实不符。
第二部分,玻尔提出了自己的理论,对行星模型进行改造。
他先提出了电子的【稳定态轨道】概念。
认为行星模型中电子的轨道不是任意连续的,而是只能在特定的轨道上做圆周运动。
即电子的轨道是量子化的。
为此,他引用了凯斯教授关于电子角动量的论文。
电子角动量的量子化,证明了轨道量子化的合理性。
接着,玻尔提出【轨道量子数】的概念,他用字母【n】来表示。
即如果一个原子中的电子只有一个稳定态轨道,则它的轨道量子数就是1,也就是n=1。
n只能为大于1的正整数。
在每个轨道上,电子都有自己特定数值的轨道能量。
玻尔把电子的轨道能量数值称为【能级】,用【en】表示,其中n代表是第几轨道。
即能级是轨道具有的能量大小的概念,而不是指轨道本身这个概念。
此外,n=1时,电子具有最低的能级,这种【状态】称为电子的【基态】。
而电子处在其他能级则称为电子的【激态】。
n的数值越大,电子的能级越高。
不同原子中的电子,其基态和激态的能级各不相同。
论文以【氢原子】为例,计算了电子各能级的大小,以及相应的轨道半径。
其中基态的能级为【-136电子伏特】,也记为【-136ev】。
(【ev】是能量单位,e表示电子,v是电压。)
(这个单位表示一个电子在通过1v的电势差后,所获得的动能。)
(这个能量单位相比焦耳,非常非常小,专门用来表示原子层面的能量。)
(注意ev前面有个【-】负号,所以数字越大,能量数值越小,最外层电子的能量是o。)
(电子的能级为负,是因为电子本身的动能,小于电子与原子核组成系统的电势能的绝对值。)
(而电势能是负值,所以电子的总能量等于动能加电势能,是负值。)
接着,玻尔通过理论计算,证明了其他能级的大小,等于基态能级除以轨道量子数的平方,即en。
比如n=2时,能级为(-136ev4=-34ev)。
然后,玻尔还计算了电子在基态时,其轨道半径的大小。
而其他能级的轨道半径,等于基态的轨道半径乘以n。
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