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)動的電子所組成的，原 子核帶正電，核外電子帶負電，電子 繞原子核轉(zhuǎn)動有離開的趨勢。而正負電荷相吸引又有使它們靠近的趨向。
    兩者對立統(tǒng)一，使電子與原子核之間 保持一定的距離。在沒有外界作用時，這個距離不變。不同的原子，繞 原子核轉(zhuǎn)動的電子數(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。
     最簡單的原子就是氫原子，它只有一個電子繞原 子核運動。電子運動就有一定的動能，電子被原子核吸引又有一定的勢能，兩 者之和稱為原子的內(nèi)能。
    當核與電子問的距離保持不變時，原子的內(nèi)能也不會 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。不過原子內(nèi)能的變化并不是連續(xù)的，而是一級一級地 分開的，即電子運動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電子，但這個電子的運動 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動，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動 ，即原子處于最低的能量狀態(tài)（穩(wěn)定狀態(tài)）。當外界向原子提供能量時，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，此時原子中的電子就會從低軌道 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，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)。原子處于每一個能量狀態(tài)時，都有一個確定的能量值，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，就叫做原子的能級圖。不同的原子能級結(jié)構(gòu)也不 相同。
     原子丟失其外層電子就成為離子。離子的能級結(jié) 構(gòu)與原子的能級結(jié)構(gòu)類似。分子由原子構(gòu)成，其能級結(jié)構(gòu)，包括電子能級、 原子振動能級和分子轉(zhuǎn) 動能級，比較復雜。電子、原子和分子都極其微小，習慣上統(tǒng)稱它們?yōu)槲⒂^ 粒子。為了形象起見，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代表系統(tǒng)的能態(tài)高低。高者叫高 能級，低者叫低能級， 各水平線統(tǒng)稱為能級。它們構(gòu)成的圖叫做系統(tǒng)的能級圖。通常為簡明扼要， 并不一定在能級圖上畫出所有能級，而只畫上與所研 究的物理現(xiàn)象有關的 能級。
     在自然界，任何物質(zhì)的發(fā)光都需要經(jīng)過兩個過程 ，即受激吸收過程和自發(fā)輻射過程。受激吸收過程是指當物質(zhì)受到外來能量如 光能、熱能、電能等的作 用時，原子中的電子就會吸收外來能量（如一個光子），從低軌道躍遷到高軌 道上去，或者說處于低能態(tài)的粒子會吸收外來能量， 躍遷至高能態(tài)。由于吸收過程是在外來光的激發(fā)下產(chǎn)生的，所以稱之為“受激 吸收”。
     自發(fā)輻射過程，被激發(fā)到高能級上的粒子是不穩(wěn) 定的，它們在高能級上只能停留一個極為短暫的時間，約為一億分之一秒， 然后立即向低能級躍 遷。這個過程是在沒有外界作用的情況下完全自發(fā)地進行的，所以稱為“自 發(fā)躍遷”。粒子在自發(fā)躍遷過程中，要把原先吸收的 能量釋放出來，釋放能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽瑐鹘o其他粒子，這種躍遷叫做“無輻 射躍遷”，當然就不會 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），即向外輻射一個光子，于是就產(chǎn)生了光。自發(fā)輻射過程放出的光子頻率 ，由躍遷前后兩個能級之 間的能量差來決定，可見，兩個能級之間的能量差越大，自發(fā)輻射過程所放出 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，普通光源的發(fā)光就包含受 激吸收與自發(fā)輻射過程。前一過程是粒子由于吸收外界能量而被激發(fā)至高 能態(tài)；后一過程是高能 態(tài)粒子自發(fā)地躍遷回低能態(tài)并同時輻射光子。當外界不斷地提供能量時，粒 子就會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)不止地進行下去。每循環(huán)一次，放出一個光子，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 輻射出光子，于是燈泡 就亮了。
     自發(fā)輻射的特點是，由于物質(zhì)（發(fā)光體）中每個 粒子都獨立地被激發(fā)到高能態(tài)和躍遷回低能態(tài)，彼此間沒有任何聯(lián)系，所以 各個粒子在自發(fā)輻射過 程中產(chǎn)生的光子沒有統(tǒng)一的步調(diào)，不僅輻射光子的時間有先有后，波長有長 有短，而且傳播的方向也不一致。因為自發(fā)輻射光是 由這樣許許多多雜亂無章的光子組成的，所以我們通常見到的光，是包含許 多種波長成分（即多種 顏色）、射向四面八方的雜散光。陽光、燈光、火光等普通光都屬于自發(fā)輻 射光。
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