現代物質結構理論證實原子的電子排布遵循構造原理,能使整個原子的能量處于最低狀态,簡稱能量最低原理。處于最低能量的原子叫做基态原子。 基态原子的電子吸收能量後,電子會躍遷到較高能級,變成激發态原子,例如電子會從1s躍遷到2s、6p等,基态原子吸收能量轉化為激發态原子,如果沒有能量繼續維持,激發态原子将轉化為基态原子,發生電子躍遷,進而放出以為光的形式的能量。不同原子還原成基态原子所放出的能量不同,光的波長也不同,因此可以用光譜分析的形式檢驗原子。
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