为什么说光元素是元素中最强的（不同元素是如何发光的）

任何材料在发热时都有发光的趋势，如今，我们可以轻松地借助炉灶，电灯泡的金属丝或者太阳来解释这件事，比如，在18世纪后期，科学家还通过在实验室中加热物质来观察这种现象，但不知道如何解释它。然而，他们知道如何将气体发出的光分解成光谱，该光谱的线条是所含化学元素的特征。1859年，德国物理学家古斯塔夫·罗伯特·基希霍夫将这种光谱称为“发射光谱”。

图解: 在589nm处D2（左）和一示范590纳米D1（右）采用用盐水灯芯在火焰发射钠D谱线

很多研究者也尝试对物质如何产生发射光谱作出解释但并没有成功。到1900年，德国物理学家马克斯·普朗克给出了部分答案。普朗克首先指出，在当时的物理学研究中，这个问题是不可能被完全解决的。然后，他发展了一种革命性的理论，将其标记为现代物理学的开端和迄今为止的物理终结。

在他的理论中，普朗克断言光只能以他称之为“量子”的能量束发出，而我们之后将其重命名“光子”。这样的主张与当时大众对光的认知背道而驰。

实际上，光被认为是在电磁波的作用下传播的一种连续能量的形式，而不是存在光子微粒的一种不连续能量的形式。

之后，在1905年，德国物理学家爱因斯坦进一步研究，他不仅认为普朗克是正确的，甚至将理论推得更远：他提出，除了偶发地作为粒子（光子）行事外，光还具有起伏的特性，这确实有必要认为光既是粒子也是波。

图解：波粒二象性示意图说明，从不同角度观察同样一件物体，可以看到两种迥然不同的图样。

另外，爱因斯坦认为光子的能量与其辐射的波长有关。 因此，根据他的说法，长波长的波（例如红光）携带很少的能量，而短波长的波（例如紫光）携带更多的能量。1913年，丹麦物理学家尼尔斯·亨利克·戴维·玻尔将普朗克和爱因斯坦的研究成果整合到他的新原子模型中，并解释了物质如何以粒子形式发光。根据玻尔的说法，原子是由带负电的电子组成的，这些电子围绕带正电的核运行。但是，电子轨道位于离原子核非常特定的距离处。

图解：氢原子的玻尔模型，展示了一个电子在两个固定轨道之间跃迁并释放出一个特定频率的光子。

靠近原子核的轨道中的电子能量相对较小，因为它被正核牢固地吸引着。如果电子要进入更远的轨道，将必须给它很多能量。位于较远位置的电子具有大量能量，因为要留在轨道上，它必须能够抵消远距离时原子核对其施加吸引力。因此，原子核将不得不给它一点能量，使它进入更高的轨道。

根据玻尔的说法，当物体受热时，其中的一些电子吸收能量并趋于从近轨道快速移动到远离原子核的轨道。然后，每个电子返回其位于原子核附近的原始轨道，从而降低其能量含量，使其与原始轨道的能量完全匹配。

玻尔提出，如普朗克和爱因斯坦所描述的那样，它以小“能量束”的形式存在，也就是说，以光子和光的形式存在时，电子摆脱了能量过剩的束缚。

由于每个化学元素都有一个带正电荷的原子核，因此其电子的轨道具有不同的高能含量。给定化学元素的电子从远处的轨道移动到近处的轨道，它发射出一个具有其特征的光子，并且其能量与在其光谱中观察到的光的波长相对应。

图解：一个正弦波的波长。

考虑到一个原子内可能发生几次轨道跳跃的事实，每个化学元素都有自己独特的发射光谱。

下图显示了某些化学元素的发射光谱。 显而易见，所有的发射线都具有它们的特征，例如条形码或指纹。

氢的发射光谱

铁的发射光谱

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. astro-canada-王小

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