【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學叢書6677版』，此版叢書是“數(shù)理化自學叢書編委會”于1963-1966年陸續(xù)出版，并于1977年正式再版的基礎自學教材，本系列叢書共包含17本，層次大致相當于如今的初高中水平，其最大特點就是可用于“自學”。當然由于本書是大半個世紀前的教材，很多概念已經(jīng)與如今迥異，因此不建議零基礎學生直接拿來自學。不過這套叢書卻很適合像我這樣已接受過基礎教育但卻很不扎實的學酥重新自修以查漏補缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我寫的注解。

【山話嵓語】『數(shù)理化自學叢書』其實還有新版，即80年代的改開版，改開版內容較新而且還又增添了25本大學基礎自學內容，直接搞出了一套從初中到大學的一條龍數(shù)理化自學教材大系列。不過我依然選擇6677版，首先是因為6677版保留了很多古早知識，讓我終于搞明白了和老工程師交流時遇到的奇特專業(yè)術語和計算模式的來由。另外就是6677版的版權風險極小，即使出版社再版也只會再版80年代改開版。我認為6677版不失為一套不錯的自學教材，不該被埋沒在故紙堆中，是故才打算利用業(yè)余時間，將『數(shù)理化自學叢書6677版』上傳成文字版。?

第八章原子的結構

【山話||? 本系列專欄中的力單位達因等于10??牛頓；功的單位爾格等于10??焦耳；熱量的單位卡路里等于4.186焦耳；電荷的單位靜庫（1庫倫=3×10?靜庫）；電勢的單位靜伏等于300伏特。另外這套老教材中力的單位常用公斤、克等，但如今是不允許的，力是不能使用質量單位的?！??

§8-5氫原子光譜的實驗規(guī)律

【01】我們知道，任何元素都有它自己獨特的明線光譜。在這些光譜中出現(xiàn)一系列頻率不同的明線是由于它們放出具有一定能量光子的結果。早在十九世紀后半期人們就了解到這些光譜線是從原子內部發(fā)射出來的，因而明線光譜又可以稱為原子光譜。仔細觀察原子光譜就可發(fā)現(xiàn)，這些譜線并不是雜亂無章的，而是按照一定規(guī)律排列著的。后來才發(fā)現(xiàn)這些譜線的規(guī)律性跟原子內部電子的分布情況和運動規(guī)律有著密切的聯(lián)系，于是研究原子光譜也就成為進一步探索原子內部結構的方法之一。

【02】氫原子光譜是原子光譜中最簡單的一種，它的規(guī)律性也比較明顯，圖8·12就是氫原子在可見光和近紫外光區(qū)域中的光譜圖。

【03】1885年，一位瑞士的中學數(shù)學教師巴耳麥，對當時已知的四條氫光譜線之間是否存在著數(shù)量關系的問題發(fā)生了興趣。經(jīng)過多方面的研究，終于發(fā)現(xiàn)了它的規(guī)律。巴耳麥所提出的公式是? ，式中?B 是一常數(shù)，等于 3645.6埃（1 埃＝10?? 厘米），當 n＝3、4、5、6 時，上式就分別給出氫光譜中可見部分四條譜線的波長。這四條譜線通常用 Hα、Hβ、Hγ、Hδ 等符號來標志。進一步地觀察和實驗表明，氫光譜中還有 n＝6 以上的譜線存在于可見部分以外，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了 33 條，由于巴耳麥公式的計算值和實驗觀測值符合得非常好，所以我們就把氫光譜中這一系列譜線稱為巴耳麥線系。

【04】其后不久，瑞典物理學家黎德堡提出了不用波長而以波長的倒數(shù)——波數(shù)來表征光譜線的方法，這樣就使巴耳麥公式的形式更為簡單，即?，式中? 表示波數(shù)，R＝4/B，稱為黎德堡常數(shù)，它的數(shù)值由實驗測定為 R＝1.097×10?厘米?1? 。

【波數(shù)是光譜學中常用的名詞，它表示在單位長度（通常以厘米為單位）的波列中波的數(shù)目。它的單位是厘米?1。在光譜學中之所以用波數(shù)（1/λ）而不用頻率（c/λ）來表征光譜線是由于波數(shù)比頻率更能保留波長的精確值。但是光譜線的波數(shù)并不是絕對常數(shù)，因為光譜線的波長跟媒質的折射率有關。巴耳麥公式中給出的波長是光譜線在空氣中的波長 λ空氣，在可見部分中 λ真空?約比?λ空氣 大0.025%? 。】

【05】后來在氫原子光譜的紫外線區(qū)域和紅外線區(qū)域中還相繼發(fā)現(xiàn)了好幾列與巴耳麥線系并列的線系，它們的波數(shù)公式也都可以用與巴耳麥公式類似的形式表示?，其中只有 m 的數(shù)值跟巴耳麥線系不同。

【06】由此可見，氫原子光譜中譜線的波數(shù)都可以看作是由兩項的差構成的?，其中前一項的值是確定的，后一項值可以改變，并隨著 n 的增大，相鄰譜線間的波數(shù)差也愈來愈小，譜線的分布也愈來愈密，當 n→∞ 時，波數(shù)就趨于一個極限值系?? 。對于巴耳麥線系說來，它的波數(shù)的極限值就等于 ，即 2.74×10? 厘米?1。

【07】上述規(guī)律不僅適用于氫原子光譜中的各列線系，就是對其他原子光譜也有參考價值，因此，這個原則是光譜分析的重要工具，也是探索原子內部結構的很好的線索。