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    英國物理學家牛頓（ Sir Isaac Newton）曾指出日光是不同類光線的混合光。他使日光通過一塊折射玻璃棱鏡把日光分成它的組成色（光譜）。日光包括可見光的所有波長，因面它能給出連續(xù)光譜，有如我們熟悉的彩虹（圖3－9）。日光也含有紫外光（波長極短）和紅外光（波長極長），它們都能用用照相方法檢出和記錄下來，但它們的波長均在肉眼的范圍之外。白熾的固體、液體和高壓下氣體能給出連續(xù)光譜。當電流通過充有低壓氣體的真空管時，這種氣體即發(fā)光，這種光通過棱鏡時顯出由若干條亮線所組成的光譜（亮線光譜）。這些譜線可以照相記錄下來，產(chǎn)生各亮線的光的波長可以根據(jù)這些線條在照相紙上的位置而計算出來。

    單原子氣體所產(chǎn)生的亮線光譜是由特征于該氣體組成元素的一組譜線組成的。由于這種光譜是由原子的受激發(fā)而產(chǎn)生的，因此把它們叫做原子光譜。人們們曾經(jīng)做過許多嘗試，試圖去解釋激發(fā)原子如何發(fā)射能量和為什么它會發(fā)射特定頻率的光能。德國物理學家普朗克（M． Plank）在1900年做出一個結論：一種原子不能連續(xù)地吸收或發(fā)射能量，但卻必須以不連續(xù)的量吸收或發(fā)射光能。這不連續(xù)的能量叫做量子。實驗表明這些量子能量在數(shù)學上永遠是頻率y的倍數(shù)，即：

E=HV

    在式中E是能量，h是常數(shù)，叫做普朗克常數(shù)，它等于6.626×10的-27次方爾格一秒；v是頻率。對氫的可見光諧中線條的光頻率進行了仔細測量之后，里德堡（J．R． Rydberg）發(fā)現(xiàn)它們之間有如下一般式的關系：

V=R(1/N1的2次方）-（1/N2的2次方）

在式中R是里德堡常數(shù)，它的值等于3.289×10的15次方周／秒，n1和n2都是整數(shù)，n1小于n2，由此：

V=3.289*10的15次方（1/n1的2次方）-（1/n2的2次方）

    這個里德堡方程式是一個經(jīng)驗式，也就是說它是由試驗觀察導出的，而不是由理論推導出來的。

    在1913年丹麥物理學家玻爾（ Niels Bohr）為里德堡所觀察到的規(guī)律性提供了理論說明。玻爾把原子描繪成一個微小的太陽系，原子核相當于太陽而電子則相應于軌道行星。依照玻爾的假定，電子繞核運動時遵守通常的力學定律。他認為一種原子只有在電子從它現(xiàn)有軌道上突然躍遷到另一個低能量軌道上去的時候，才會以光的形式發(fā)射出能量（圖3－11）。不過這個行星理論是有缺點的，因為有人指出行星相互吸引是由于萬有引力，而原子中的電子卻是互相排斥的。此外，行星是在同一方向的同一面上運動的，而原子中的電子卻要在一切方向上和一切平面上運動。

    玻爾發(fā)現(xiàn)，發(fā)射出的能量等于電子改變軌道前后原子所具有的能量的差額。他發(fā)現(xiàn)需要假定（與普朗克假定相一致），原子在受激發(fā)時，電子從一個能量較低的軌道躍遷向另一個能量較高的軌道，或當電子從能量高的軌道朓回到能量低的軌道上時，電子不會連續(xù)地吸收或發(fā)射能量。所吸收或發(fā)射的能量只能是不連續(xù)的量（量子）。一份能量的量子永遠同輻射的頻率成正比。

    根據(jù)玻爾的計算，氫原子中的電子只能具有如下式所規(guī)定的能量En：

21.79×10的-12次方 

En = ——————————   爾格

                                  N2

整數(shù)n相對應于電子所在的能級或軌道，數(shù)值一21．79×1012爾格是將電子從靠核最近的能級移到完全脫離原子某點所需的能量。

    當電子（常用e-來表示）從核外較遠軌道跌落到靠核較近的軌道時就會發(fā)射能量。反之，將電子從靠核近的軌道移向離核較遠的軌道時將需要吸收能量。在這些情況下，吸收或發(fā)射的能量應等于前后二能級的能量差額，并可以用玻爾方程式來計算：

       爾格      

E=En2-En1＝21.79x10的-12次方———— （1/n1的2次方-1/n2的2次方）

       原子     

在式中n1和n2是正整數(shù)，它們代表兩個能級，n1是靠核近的能級，n2是離核較遠的能級。