3.2氢原子下
接下我们具体来看氢原子，在20世纪初一篇展望性的文章中，后辈的物理学家在已建成的这样一个科学大厦当中只有一些零星的修补工作去做就可以了。
因为现在的物理学的天空一片晴朗，只存在着两朵小小的令人不安的乌云，这两朵乌云是什么呢？
一个是热辐射当中的紫外超，另外一个是什么呢？迈克尔逊莫雷实验的结果。
正因为这两朵乌云，使得物理学引向了量子力学和狭义相对论。
跟量子力学的建立密切相关的，是由古希腊的哲学家德谟克利特所提出的原子理论。
认为物质是由极小的微粒，由原子所构成，物质只能划分到原子。
它是一些非常微小坚硬的，不可摧毁的球体。
到了19世纪末的时候，人们发现了电子，电子是原子当中的一部分。
所以说原子，不再可能是一个不可分的球体。
汤姆孙又提出了一个有关原子结构的布丁模型，也叫做汤姆孙模型
到了1911年的时候，卢瑟福通过卢瑟福散射实验结果跟汤姆孙的结果，或者说模型所预言不一致。
卢瑟福也叫做原子核的模型，他认为原子是由带正电的原子核，和核外带负电的电子所构成。
就像我们图当中所示的
这样一个情况
卢瑟福给出的这样一个原子的这个行星模型，也叫做原子核的这样一个模型，它是由带正电的原子核和带负电的电子所构成。
显然库仑相互作用力，在原子当中起到了一个极其重要的作用。
库仑力和万有引力有一个非常相似的特征，它们都满足平方反比力，但是这两个力呢？它的大小会有显著的不同。
我们可以把这些物理常数以及质子、电子质量代到氢原子尺度上去。
我们会发现在原子的尺度上，引力相比于库仑力极其的微弱。
在这里我可以问大家问题：
如果一个天体它既没有旋转也没有磁场，那么这样一个质量为M的天体
它可以带有多少净电荷呢？大家可以试着用精细结构常数，和引力精细结构常数把它表达出来
卢瑟福给出了这样一个氢原子的核模型，我们在这里很自然就会问，氢原子它是如何来维持结构的
显然氢原子是一种，非常稳定的这样一个原子
能够长时间的存在种稳定的结构的维持
是不是像我们前面所看到的，行星一样，因为引力是满足r平方反比力，库仑也是满足r平方反比，是不是因为这样一个带正电的原子核，对带负电的电子间的一种库仑吸引力，来提供一种向心力，来使得这样一个原子核外的电子，绕着质子在做轨道运动呢？
通过这样一个电磁学理论，尤其是麦克斯韦尔所给出的电动力学，我们会发现对于带电粒子做加速运动的时候，带电粒子如果认为电子是通过库仑相互作用力，绕着质子来做圆周轨道运动的话，电磁波辐射带着能量，会使得系统损失能量，就会使得电子的轨道，越来越小，会使得电子逐渐绕向中心，会使得在有限的时间，电子会落入到原子核上。
这跟我们能够看到氢原子长期的存在，显然不符，所以说卢瑟福行星模型，并不能够成立！
为了克服这样一个困难，在1913年Bohr提出了，氢原子的Bohr模型，这个模型仍然认为电子是在库仑吸引力的作用下，围绕着质子在做圆周运动。
但是他有所变化 他做了几个假设
第一个假设是定态假设，他认为电子是，在一些特定的能级上轨道上进行运动，它不能够连续运动
他第二个假设，他认为存在有跃迁的假设只有当电子从一个能级移动到另外一个能级的时候，它才能够发射出，或者说吸收一定波长的电磁辐射。
他还给出第三个假设，这个假设叫做Bohr-Sommerfeld量子化，这个条件，把这样一个量子化条件相结合。
Bohr非常成功地解决了，或者说Bohr非常成功地解释了氢原子的光谱。
在这里我们就看到氢原子它各种各样线性系，Lyman线系 Balmer线系 Paschen线系
所有的光谱都可以基于，氢原子Bohr模型给予解答，当然对于这样一个氢原子Bohr模型，严格来说有问题的。
虽然它可以非常好的来解释这样一个谱线，但是它无法解释谱线的展宽，这是氢原子Bohr模型的局限。
现在很清楚，要来解答氢原子模型，我们需要求解量子力学的薛定谔方程，来获取氢原子的模型。
但我们从直观上来理解，氢原子它是如何来维持结构的呢？
显然它会存在一个带正电的原子核，和电子之间的一个库仑的吸引力。
而另外一个与之抗衡的力来自于哪里呢？这个抗衡的力我们会把它称作是是来自这样一个电子的简并压力。
因为电子是费米子，电子云所产生这种简并压，这种简并压不仅仅使得氢原子，它能够形成一种稳定的结构。
我们可以在天体的结构上，会发现，白矮星它能够维持结构，也是靠的这种量子力学的简并压来维持结构。
那么接下来，我们还可以再来问一个问题
我们看到了这样一个氢原子它有光谱，所以我们知道原子是光谱的一种来源，所以说我们可以看到原子的光谱。
那么原子光谱，在我们这样一个化学的研究当中，非常非常有意义，就像我们刚刚看到，氢原子它有它的特征谱线。
在中学的时候，可能就做过化学反应，焰色反应。
把不同的元素，放到酒精喷灯上去烧，通过三棱镜分光就可以看到元素所对应的特征谱线。
所以说元素的特征谱线可以认为是元素它的化学指纹，所以我们可以通过研究谱线，可以把它的化学的成分定出来。
在这里我们所看到的是一个恒星的光谱，可以通过光谱可以把太阳 大气中的元素，给认证出来。
太阳含有大量的氢，含有钠，钙等等这样的元素。
我们由此可以给出，当然对于这样一个谱线，不仅仅可以用来认证，因为对于特征谱线元素的特征谱线，它都会具有特定的波长。
如果光源和观测者之间，那么就会存在有谱移，对这样一个谱线的研究。
光谱分析，在我们天文学研究当中，具有非常重要的意义。
在原子尺度再往上走，对于分子而言，即便上最简单的分子，它也是由两个原子所构成。
它有两个原子，比方说以共价键的形式来形成的分子，所以说对于分子谱线，相对于原子谱线而，它有许多类似的地方，它有各种各样的能量。
那么对于分子它的能量会怎样呢？
如果我们考察是电子束缚能是跟我们前面所讲氢原子的能量相当，也是Rydberg能量的（量级）。
当然对于分子，除了这样一个原子核外的共价电子云能够产生这样一个能级跃迁或者束缚能之外，还会多出其它的一些自由度，它可能是两个不同的原子间振动
它可以这两个原子间转动产生一些转动的这些能级，对于这些振动和转动能级，它的能量的大小会有所不同。
所以说对于这样一个，由分子的转动所产生的这种辐射，往往会落在射电的波段，由振动能级所产生的辐射，它往往会落在红外波段。
对于这一块内容可以试着用量纲分析的角度来分析它。
在这里我们可以看到电磁辐射它实际上是一个非常非常宽的范围。
我们在前面提到了，有射电，有红外。
除此之外还有我们所熟悉的可见光，紫外，X射线，γ射线等电磁辐射。
在这里可以问，会有哪些产生电磁辐射的机制呢？
因为电磁辐射是我们人类获得天体信息的最主要的渠道