波耳模型

一九一三年，丹麥物理學家尼爾斯·波耳畫出了第一個真正能預言氫發出何種顏色之光的原子圖像。他設想電子像行星繞太陽那樣繞原子核轉圈，卻加上了一條經典物理所禁止的轉折：只有某些軌道是被允許的，每條軌道都在固定的距離上，各自帶著固定的能量。

這些大膽的規則說起來很簡單。電子可以待在一條被允許的軌道上而不損失能量，而按尋常物理它本不該做到這一點。它只能靠吞下一個能量恰好合適的光子才跳到更高的軌道，又靠吐出一個能量恰好等於那段間距的光子落到更低的軌道。波耳甚至能算出氫各條軌道的大小，並由此預言出它各條譜線的精確波長——結果與實驗室完全吻合。

如今人們已知波耳模型是一種簡化。電子並不是沿著整齊圓形軌道運行的小球；更完整的量子理論把它們描述成模糊的機率雲，而波耳那整齊的軌道在多電子原子上就失效了。但這個模型至今仍在教學，仍被當作第一幅圖像而信賴，因為它的核心洞見——量子化的能階，以及光子在能階間的跳躍——原封不動地保留了下來，並支撐著對每一條恆星光譜的解讀。