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1 # 物理科普
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2 # 語境思維
不少人都有這樣的困惑,不是他們的智商情商不足,而是【躍遷理論】本身有缺陷,科普人士或不必搪塞。以下分享,拋磚引玉。
應該說,電子的【能級躍遷】理論,有一定的解釋力,但不免有牽強附會之嫌。因為躍遷理論,至少無法解釋【原子光譜】的超精細結構。
況且,對於光的傳播機制,可以說是不清楚的。這個問題,暫且不予探討。
▲最簡單的原子光譜
先來探討,光子頻率(f)與電子速度(v)與原子溫度(T)之間的函式關係。顯然,我們給一個鐵塊高溫加熱,注意焰色變化:暗紅→火紅在→金黃,有如下結論:
原子的溫度與熱輻射的頻率成正比,根據能量守恆定律,我們有關係式:
1.5kT∝hf...(1)
與此同時,我們相信,對原子加熱,原子會加速震盪,原子內部的亞原子也會震盪。
顯然,溫度與原子平動動能(Ek)成正比,
1.5kT∝½mv₁²...(2)
還有,溫度與電子(平動)動能成正比
1.5kT∝½m₀v₂²...(3)
而且,電子動能與激發光子頻率成正比
½m₀v₂²∝hf...(4)
玻爾茲曼常數源於理想氣體分子的碰撞模型,事實上,(分子或)原子之間是不可能碰撞,而且根據泡利不相容原理,電子之間也不會直接碰撞,【本質是】電子運動擾動或擠壓附近的真空場,場被激發出電磁波,並且透過電磁波載體,作用到另一個電子。也就不必考慮原子與原子核的震盪動能。不過,由於玻爾茲曼常數【k】是基於實驗揭示分子平均平動動能與熱力學溫標之間的統計學引數,我們可以沿用【k】同時把分子或原子的質量(m)折換成電子質量(m₀)當量數(n),即:
m=nm₀,n=m/m₀...(5)
把上述的式(3)與(4)統一改寫成:
½nm₀v²=1.5kT=ξnhf...(6)
式(6)分解成兩個方程
½nm₀v²=1.5kT...(7)
½m₀v²=ξhf...(8)
方程(7)與(8),既用於分子原子,也用於亞原子,可謂【場效應方程】。
其中,ξ叫電子激發光子的係數,簡稱【激發係數】,可以透過實驗求得。
特定溫壓環境下,原子光譜與電子動能是超對稱的共時關聯,取決於電荷之間的基態庫侖力,這裡不存在電子動能轉化為光子輻射能。但是,如果施加外力作用或電磁波照射,則服從能量轉換原理。對於場效應方程(7)(8),假定,就地球環境與標準狀態(1atm293.15K)而言,可以作為【自然輻射】的【共時關聯方程】。
▲為什麼原子光譜為線狀光譜,而分子光譜為帶狀光譜?
如果對原子作功,或加熱,或冷卻(即作負功),則可以看成【歷時關聯方程】。
例如,外加加速電壓(U)提供給受測材料中的原子,則轉化為電子動能增量與光子輻射能增量,即【廣義光電效應】,即:
W=eU=½m₀△v²=ξh△f...(9)
反之,如果對受測材料施加【光輻射】,則有【逆光電效應】,即
hf=ζ½m₀△v²...(10)
結語本文基於【電子運動擾動原子內空間,場介質被激發出相應的光子頻率】之【場效應原理】,以此取代【電子躍遷釋放或吸收光子】之【電子躍遷理論】。
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3 # 雪郎1968
首先,光波照射原子,不是隻會造成電子能級躍遷。原子的能量至少有五個部分構成:原子核能,電子能,平動能,振動能,轉動能。光波可以覆蓋後四種的能級範圍。精細結構實際上還與能級疊加有關。比如電子能和振動能疊加。
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愛因斯坦的光電效應理論指出,客體中的原子即電子吸收電磁輻射的能量時,是一個一個光子進行的。而電子的兩個能級之間可以認為是具有確定的能級差的,當單個光子的能量達不到能級差時,光子的能量完全會轉化為原子的動能,這會造成客體發熱。當單個光子的能量達到能級差時,電子的軌道會發生躍遷,超過能力級差時,可認為溢位的能量同樣轉化為原子的動能!
當然,這樣的答案是學校學習時教授們沒講過的,也只能算是一種唯象的推論。