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从剑桥留学生到物理学之神

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第275章 第二次出手!巴尔末公式!玻尔顿悟!
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然而玻尔模型却让普朗克看到了希望。或许它就是解开元素光谱秘密的钥匙。

此刻玻尔呼吸急促,对普朗克越发的尊重。

老一辈物理学家果然非同凡响。

他们或许对于现代物理学的研究显得力不从心。

但是那种敏锐的直觉和庞大的知识量不会消失。

他们就是物理学界活着的宝库。

这一刻,玻尔再也不敢小觑任何老一辈物理学家了。

更何况,普朗克还是老一辈中的顶级存在,更加可怕。

面对玻尔,这个自己最得意学生的学生,普朗克没有藏私,他继续说道:

“但是光谱学非常复杂凌乱,有很多领域的内容。”

“我可以给你一个具体的参考方向。”

“我看了你的论文,其中计算电子能级和轨道半径时,用的是氢原子的例子。”

“这说明你很聪明。”

“氢原子是元素周期表中最简单的原子,它的结构也最简单,很适合作为研究对象。”

“所以,光谱学对于它的研究也是最多的。”

说到这里,普朗克忽然问道:“玻尔,你知道巴尔末公式吗?”

玻尔一愣,他真没有听过这个东西。

他的本科专业方向是金属电子论,博士的课题又是原子结构。

所以他很少接触光谱学的内容,至于这个什么巴尔末公式就更不清楚了。

于是普朗克开始给玻尔解释巴尔末公式。

李奇维在一旁听的津津有味,普朗克果然是德国最顶级的物理学家。

这份洞察力简直无与伦比。

要知道,李奇维是有着后世的经验,所以游刃有余。

但是普朗克仅仅凭借论文,就能分析出原子结构和元素光谱之间的联系,简直让人膜拜。

真实历史上,玻尔模型就是因为完美解释了巴尔末公式,以及进一步解释光谱的产生和分立,从而震惊了物理学界。

可以说,玻尔直接把光谱学给终结了。

早在1850年,物理学家们就已经详细测量了氢元素的发射光谱(那时原子的存在还有争议,以元素称呼)。

所谓发射光谱,可以形象地理解为原子会朝外发射不同波长的光。

这些光按照波长依次排列的图案,就是该原子的发射光谱。

而吸收光谱,则是指用光去照射原子时,原子会吸收掉部分波长的光。

这些被吸收的光,按照波长排列后就是吸收光谱。

在可见光的范围中,氢元素的发射光谱有四条谱线。

对应的波长分别是410纳米(紫光)、434纳米(蓝光)、486纳米(绿光)、656纳米(红光)。

当时的物理学家们非常好奇。

氢元素的光谱线是怎么来的?

为什么光谱线条是分立的而不是连续的?

后来,物理学家们发现所有的元素都有各自的光谱。

当然,虽然大家不清楚机理,但这不妨碍物理学家使用光谱去解决问题,比如基尔霍夫等人。

但不管怎么说,光谱的机理始终没有解决。

尽管受限于时代,但物理学家们还是努力做出了尝试。

比如,研究氢元素四条光谱线波长之间的关系,能不能用数学公式去表示,找到其中的规律。

传奇的是,这项工作并不是由物理学家完成的,而是被一个瑞典的中学数学老师解决了。

他的名字就叫做巴尔末。

巴尔末作为数学老师,每天上完课后就觉得非常无聊,那时候也没什么娱乐活动。

他的爱好就是研究数学,但过于高深的数学,凭借他的智商又看不懂。

所以巴尔末很苦恼,他想找点难度不高但有趣的数学问题进行研究。

正好这时,他的一位朋友建议他,可以尝试算下氢元素光谱线波长之间的关系。

也就是410、434、486、656,这四个数字之间的关系。

看起来是不是很像后世的找规律游戏?

巴尔末瞬间来了兴趣,觉得这个可以搞,还能跟物理沾上边。

没想到这一试,还真被他找出了一个数学公式。

λ=bx(m/(m-n))。

其中λ表示波长,b是经验常数,约等于364纳米,m和n是正整数。

巴尔末发现,当n=2时,m分别取3、4、5、6,代入公式后,计算的结果正好是656、486、434、410。

他的天赋简直无敌,硬生生给凑出来了。

巴尔末反正无聊,于是他又多想一步,要是n取其他的值会怎么样。

比如,n=3时,m再取4、5、6、7,那计算出来的结果代表什么意思呢?

可惜,巴尔末不是物理学家,他没有深究里面的物理本质,而是直接就把结果以论文的形式发表了。

后来,物理学家们惊奇地发现,这个公式实在太厉害了。

巴尔末计算的n=3时的波长,其实是氢元素在红外区域的光谱线(所谓红外区域,就是指波长超过750纳米的光形成的范围)。

它在1908年被德国物理学家帕邢发现,命名为帕邢系。

而原始的氢元素四条发射谱线则被称为巴尔末系。

这时,普朗克的声音打断了李奇维的思绪,“虽然巴尔末公式成功预言了氢元素的发射光谱。”

“但是直到现在,依然没有人知道它背后的物理意义。”

轰!

普朗克的话刚说完,玻尔只觉得天崩地裂。

巴尔末公式中的m和n,不正是玻尔模型中的轨道量子数吗。

m和n只能是正整数,不就对应轨道量子数的1、2、3

“上帝啊,这也太神奇了。”

此刻,玻尔已经完全沉浸在巴尔末公式之中。

他已经想到如何完美诠释这个公式的物理意义了。

普朗克看到玻尔的样子,也是一惊。

这个孩子比他想象中的还要聪明,看来对方这是有答案了?

这也太夸张了吧。

自己根本还摸不着头脑呢。

他不由得又看向了李奇维,果然不愧是他带出来的学生,这份天赋简直一模一样。

看玻尔那个急不可耐的劲头,普朗克就知道不能继续留他在这里了。

于是,他笑着说道:“好了玻尔,既然你已经有了想法,那就赶紧和你的导师一块回去吧。”

“赶紧把论文发出来,我还等着看呢。”

玻尔这才从自己的世界中清醒过来,然后就是发自肺腑地感谢。

“真是太谢谢您了,普朗克教授。”

“你的建议对我实在太重要了。”

普朗克无所谓地说道:“看着你们年轻一辈能不断取得突破,我就很开心满足了。”

“未来是属于你们的。”

很快,李奇维就准备带着玻尔拜别普朗克。

玻尔一直在想巴尔末公式,自顾地往前走,浑然没有觉察到李奇维被普朗克拉住了。

只见他小声地问道:“布鲁斯,你老实地跟我说,你不知道巴尔末公式吗?”

“你怎么没有告诉玻尔?”

李奇维尴尬地一笑,摸了摸鼻子,笑着说道:“额,我主要想来看看老师你。”

普朗克闻言一怔,李奇维击中了他内心最柔软的地方。

这种东方式的细腻情感,让德国人普朗克有点招架不住。

他的眼睛瞬间红了,鼻子微酸,一生有此学生,夫复何求。

虽然李奇维从来没有听过他的一节课,但是两人就好像冥冥中认识一样。

普朗克脑海里又回忆起剑桥大学拱桥上的那个下午。

波光粼粼,微风习习,一切刚刚好。

“你呀,这不是折腾玻尔嘛,来回跑这么远。”

李奇维笑着道:“年轻人多跑跑没坏处。”

两人开怀大笑。

走在前面的玻尔这才发现,布鲁斯导师竟然还在后面。

而且他和普朗克教授忽然大笑一声。

玻尔心中美滋滋的,心想他们俩一定是在为自己而高兴吧。

毕竟,他马上就能证明玻尔模型的正确性了。

(本章完)

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