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    英國物理學(xué)家牛頓（ Sir Isaac Newton）曾指出日光是不同類光線的混合光。他使日光通過一塊折射玻璃棱鏡把日光分成它的組成色（光譜）。日光包括可見光的所有波長，因面它能給出連續(xù)光譜，有如我們熟悉的彩虹（圖3－9）。日光也含有紫外光（波長極短）和紅外光（波長極長），它們都能用用照相方法檢出和記錄下來，但它們的波長均在肉眼的范圍之外。白熾的固體、液體和高壓下氣體能給出連續(xù)光譜。當(dāng)電流通過充有低壓氣體的真空管時(shí)，這種氣體即發(fā)光，這種光通過棱鏡時(shí)顯出由若干條亮線所組成的光譜（亮線光譜）。這些譜線可以照相記錄下來，產(chǎn)生各亮線的光的波長可以根據(jù)這些線條在照相紙上的位置而計(jì)算出來。

    單原子氣體所產(chǎn)生的亮線光譜是由特征于該氣體組成元素的一組譜線組成的。由于這種光譜是由原子的受激發(fā)而產(chǎn)生的，因此把它們叫做原子光譜。人們們?cè)?jīng)做過許多嘗試，試圖去解釋激發(fā)原子如何發(fā)射能量和為什么它會(huì)發(fā)射特定頻率的光能。德國物理學(xué)家普朗克（M． Plank）在1900年做出一個(gè)結(jié)論：一種原子不能連續(xù)地吸收或發(fā)射能量，但卻必須以不連續(xù)的量吸收或發(fā)射光能。這不連續(xù)的能量叫做量子。實(shí)驗(yàn)表明這些量子能量在數(shù)學(xué)上永遠(yuǎn)是頻率y的倍數(shù)，即：

E=HV

    在式中E是能量，h是常數(shù)，叫做普朗克常數(shù)，它等于6.626×10的-27次方爾格一秒；v是頻率。對(duì)氫的可見光諧中線條的光頻率進(jìn)行了仔細(xì)測(cè)量之后，里德堡（J．R． Rydberg）發(fā)現(xiàn)它們之間有如下一般式的關(guān)系：

V=R(1/N1的2次方）-（1/N2的2次方）

在式中R是里德堡常數(shù)，它的值等于3.289×10的15次方周／秒，n1和n2都是整數(shù)，n1小于n2，由此：

V=3.289*10的15次方（1/n1的2次方）-（1/n2的2次方）

    這個(gè)里德堡方程式是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)式，也就是說它是由試驗(yàn)觀察導(dǎo)出的，而不是由理論推導(dǎo)出來的。

    在1913年丹麥物理學(xué)家玻爾（ Niels Bohr）為里德堡所觀察到的規(guī)律性提供了理論說明。玻爾把原子描繪成一個(gè)微小的太陽系，原子核相當(dāng)于太陽而電子則相應(yīng)于軌道行星。依照玻爾的假定，電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)遵守通常的力學(xué)定律。他認(rèn)為一種原子只有在電子從它現(xiàn)有軌道上突然躍遷到另一個(gè)低能量軌道上去的時(shí)候，才會(huì)以光的形式發(fā)射出能量（圖3－11）。不過這個(gè)行星理論是有缺點(diǎn)的，因?yàn)橛腥酥赋鲂行窍嗷ノ怯捎谌f有引力，而原子中的電子卻是互相排斥的。此外，行星是在同一方向的同一面上運(yùn)動(dòng)的，而原子中的電子卻要在一切方向上和一切平面上運(yùn)動(dòng)。

    玻爾發(fā)現(xiàn)，發(fā)射出的能量等于電子改變軌道前后原子所具有的能量的差額。他發(fā)現(xiàn)需要假定（與普朗克假定相一致），原子在受激發(fā)時(shí)，電子從一個(gè)能量較低的軌道躍遷向另一個(gè)能量較高的軌道，或當(dāng)電子從能量高的軌道朓回到能量低的軌道上時(shí)，電子不會(huì)連續(xù)地吸收或發(fā)射能量。所吸收或發(fā)射的能量只能是不連續(xù)的量（量子）。一份能量的量子永遠(yuǎn)同輻射的頻率成正比。

    根據(jù)玻爾的計(jì)算，氫原子中的電子只能具有如下式所規(guī)定的能量En：

21.79×10的-12次方 

En = ——————————   爾格

                                  N2

整數(shù)n相對(duì)應(yīng)于電子所在的能級(jí)或軌道，數(shù)值一21．79×1012爾格是將電子從靠核最近的能級(jí)移到完全脫離原子某點(diǎn)所需的能量。

    當(dāng)電子（常用e-來表示）從核外較遠(yuǎn)軌道跌落到靠核較近的軌道時(shí)就會(huì)發(fā)射能量。反之，將電子從靠核近的軌道移向離核較遠(yuǎn)的軌道時(shí)將需要吸收能量。在這些情況下，吸收或發(fā)射的能量應(yīng)等于前后二能級(jí)的能量差額，并可以用玻爾方程式來計(jì)算：

       爾格      

E=En2-En1＝21.79x10的-12次方———— （1/n1的2次方-1/n2的2次方）

       原子     

在式中n1和n2是正整數(shù)，它們代表兩個(gè)能級(jí)，n1是靠核近的能級(jí)，n2是離核較遠(yuǎn)的能級(jí)。