Теория:

При изучении и применении линейчатых спектров возникли различные вопросы:
  • почему атомы каждого химического элемента имеют свой строго индивидуальный набор спектральных линий?
  • Почему совпадают линии излучения и поглощения в спектре данного элемента?
  • Чем обусловлены различия в спектрах атомов различных элементов?
Ответы на эти и другие вопросы удалось найти только в начале \(XX\) в. благодаря возникновению новой физической теории — квантовой механики. Одним из основоположников этой теории был датский физик Нильс Бор.
Бор пришёл к заключению, что свет излучается атомами вещества. В связи с этим в \(1913\) г. Бор выдвинул два предположения, которые он назвал постулатами.
1. Атом может находиться только в особых, стационарных состояниях. Каждому состоянию соответствует определённое значение энергии — энергетический уровень. Находясь в стационарном состоянии, атом не излучает и не поглощает.
Стационарным состояниям соответствуют вполне определённые (стационарные) орбиты, по которым движутся электроны. При этом, несмотря на то что электроны движутся по своим орбитам с ускорением, они не излучают электромагнитных волн. Номера стационарных орбит и энергетических уровней (начиная с первого) в общем случае обозначаются латинскими буквами: \(n\), \(k\) и т. д. Радиусы орбит, как и энергии стационарных состояний, могут принимать не любые, а определённые дискретные значения. Первая орбита расположена ближе всех к ядру.
2. Излучение света происходит при переходе атома из стационарного состояния с большей энергией Ek в стационарное состояние с меньшей энергией En.
Согласно закону сохранения энергии энергия фотона равна разности энергий стационарных состояний:
hν=EkEn.
Излучение фотона происходит при переходе электрона с орбиты, более удалённой от ядра, на ближнюю к ядру орбиту.
 
1 (3).svg
 
Из данного уравнения следует, что атом может излучать свет только с частотами
 
ν=EkEnh.
 
Атом может также поглощать фотоны. При поглощении фотона атом переходит из стационарного состояния с меньшей энергией в стационарное состояние с большей энергией.
 
2 (2).svg
 
Состояние атома, в котором все электроны находятся на стационарных орбитах с наименьшей возможной энергией, называется основным. Все другие состояния атома называются возбуждёнными.
Источники:
Физика. 9 кл.: учебник для общеобразоват. учреждений / А. В. Перышкин, Е. М. Гутник. — 14-е изд., стереотип. — М. : Дрофа, 2009.
Физика. 11 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений (базовый уровень) / С. А. Тихомирова, Б. М. Яворский. — 2-е изд., испр. — М.: Мнемозина, 2009.