我們知道，一切物質(zhì)都是由原子 組成的，而原子又是由原子核和繞原子核不停地轉(zhuǎn)動(dòng)的電子所組成的，原 子核帶正電，核外電子帶負(fù)電，電子 繞原子核轉(zhuǎn)動(dòng)有離開(kāi)的趨勢(shì)。而正負(fù)電荷相吸引又有使它們靠近的趨向。
    兩者對(duì)立統(tǒng)一，使電子與原子核之間 保持一定的距離。在沒(méi)有外界作用時(shí)，這個(gè)距離不變。不同的原子，繞 原子核轉(zhuǎn)動(dòng)的電子數(shù)目也不相同，這 些電子按照一定規(guī)律分布在若干層特 定的軌道上。
     最簡(jiǎn)單的原子就是氫原子，它只有一個(gè)電子繞原 子核運(yùn)動(dòng)。電子運(yùn)動(dòng)就有一定的動(dòng)能，電子被原子核吸引又有一定的勢(shì)能，兩 者之和稱為原子的內(nèi)能。
    當(dāng)核與電子問(wèn)的距離保持不變時(shí)，原子的內(nèi)能也不會(huì) 改變。如果在外界作用下，電子與原子核的距離增大，原子的內(nèi)能就增加， 反之，使電子與原子核的 距離減小，內(nèi)能就減少。不過(guò)原子內(nèi)能的變化并不是連續(xù)的，而是一級(jí)一級(jí)地 分開(kāi)的，即電子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑只可能取一系列的分 立值，這是一切微觀粒子（原子、分子、離子）的共同屬性。
     氫原子中雖然只有一個(gè)電子，但這個(gè)電子的運(yùn)動(dòng) 軌道并非只有一條，而是有若干條。電子究竟處在哪一條軌道上運(yùn)動(dòng)，就要看 原子內(nèi)能的大小了。
     通常情況下，電子在距原子核最近的軌道上運(yùn)動(dòng) ，即原子處于最低的能量狀態(tài)（穩(wěn)定狀態(tài)）。當(dāng)外界向原子提供能量時(shí)，原子 由于吸收了外界能量而引 起自身的能量狀態(tài)發(fā)生變化，即能量提高了，此時(shí)原子中的電子就會(huì)從低軌道 跳（躍遷）到某一高軌道上去。外界提供的能量越大 ，電子的軌道就越高。
    或者說(shuō)，電子軌道的高低，反映了原子的能量狀態(tài)。
    電子的軌道高，就意昧著 原子處于高能態(tài)；電子的軌道低，就意味著原子處于 低能態(tài)。原子處于每一個(gè)能量狀態(tài)時(shí)，都有一個(gè)確定的能量值，這些數(shù)值各不 相等，把它們用高低不同 的水平線形象地表示出來(lái)，就叫做原子的能級(jí)圖。不同的原子能級(jí)結(jié)構(gòu)也不 相同。
     原子丟失其外層電子就成為離子。離子的能級(jí)結(jié) 構(gòu)與原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)類似。分子由原子構(gòu)成，其能級(jí)結(jié)構(gòu)，包括電子能級(jí)、 原子振動(dòng)能級(jí)和分子轉(zhuǎn) 動(dòng)能級(jí)，比較復(fù)雜。電子、原子和分子都極其微小，習(xí)慣上統(tǒng)稱它們?yōu)槲⒂^ 粒子。為了形象起見(jiàn)，常按微觀粒子系統(tǒng)穩(wěn)定態(tài)能量 的大小，取某種比例的一定高度的水平線來(lái)代表系統(tǒng)的能態(tài)高低。高者叫高 能級(jí)，低者叫低能級(jí)， 各水平線統(tǒng)稱為能級(jí)。它們構(gòu)成的圖叫做系統(tǒng)的能級(jí)圖。通常為簡(jiǎn)明扼要， 并不一定在能級(jí)圖上畫出所有能級(jí)，而只畫上與所研 究的物理現(xiàn)象有關(guān)的 能級(jí)。
     在自然界，任何物質(zhì)的發(fā)光都需要經(jīng)過(guò)兩個(gè)過(guò)程 ，即受激吸收過(guò)程和自發(fā)輻射過(guò)程。受激吸收過(guò)程是指當(dāng)物質(zhì)受到外來(lái)能量如 光能、熱能、電能等的作 用時(shí)，原子中的電子就會(huì)吸收外來(lái)能量（如一個(gè)光子），從低軌道躍遷到高軌 道上去，或者說(shuō)處于低能態(tài)的粒子會(huì)吸收外來(lái)能量， 躍遷至高能態(tài)。由于吸收過(guò)程是在外來(lái)光的激發(fā)下產(chǎn)生的，所以稱之為“受激 吸收”。
     自發(fā)輻射過(guò)程，被激發(fā)到高能級(jí)上的粒子是不穩(wěn) 定的，它們?cè)诟吣芗?jí)上只能停留一個(gè)極為短暫的時(shí)間，約為一億分之一秒， 然后立即向低能級(jí)躍 遷。這個(gè)過(guò)程是在沒(méi)有外界作用的情況下完全自發(fā)地進(jìn)行的，所以稱為“自 發(fā)躍遷”。粒子在自發(fā)躍遷過(guò)程中，要把原先吸收的 能量釋放出來(lái)，釋放能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮�，傳給其他粒子，這種躍遷叫做“無(wú)輻 射躍遷”，當(dāng)然就不會(huì) 有光子產(chǎn)生。
     另一種是以光的形式釋放能量（叫做自發(fā)輻射躍 遷），即向外輻射一個(gè)光子，于是就產(chǎn)生了光。自發(fā)輻射過(guò)程放出的光子頻率 ，由躍遷前后兩個(gè)能級(jí)之 間的能量差來(lái)決定，可見(jiàn)，兩個(gè)能級(jí)之間的能量差越大，自發(fā)輻射過(guò)程所放出 的光子頻率就越高，如同彈琴，如果用力拉緊琴弦， 琴發(fā)出的音調(diào)頻率就高， 反之則低。
     自發(fā)輻射光極為常見(jiàn)，普通光源的發(fā)光就包含受 激吸收與自發(fā)輻射過(guò)程。前一過(guò)程是粒子由于吸收外界能量而被激發(fā)至高 能態(tài)；后一過(guò)程是高能 態(tài)粒子自發(fā)地躍遷回低能態(tài)并同時(shí)輻射光子。當(dāng)外界不斷地提供能量時(shí)，粒 子就會(huì)不斷地由受激吸收到自發(fā)輻射，再受激吸收， 再自發(fā)輻射，如此循環(huán)不止地進(jìn)行下去。每循環(huán)一次，放出一個(gè)光子，光就 這樣產(chǎn)生了。以電燈為 例：接通電源后，電流流經(jīng)燈泡中的發(fā)光物質(zhì)——鎢絲，鎢絲被灼熱，使鎢 原子躍遷至高能態(tài)，然后又自發(fā)躍遷回低能態(tài)并同時(shí) 輻射出光子，于是燈泡 就亮了。
     自發(fā)輻射的特點(diǎn)是，由于物質(zhì)（發(fā)光體）中每個(gè) 粒子都獨(dú)立地被激發(fā)到高能態(tài)和躍遷回低能態(tài)，彼此間沒(méi)有任何聯(lián)系，所以 各個(gè)粒子在自發(fā)輻射過(guò) 程中產(chǎn)生的光子沒(méi)有統(tǒng)一的步調(diào)，不僅輻射光子的時(shí)間有先有后，波長(zhǎng)有長(zhǎng) 有短，而且傳播的方向也不一致。因?yàn)樽园l(fā)輻射光是 由這樣許許多多雜亂無(wú)章的光子組成的，所以我們通常見(jiàn)到的光，是包含許 多種波長(zhǎng)成分（即多種 顏色）、射向四面八方的雜散光。陽(yáng)光、燈光、火光等普通光都屬于自發(fā)輻 射光。
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