视频字幕
原子是物质的基本组成单位，由带正电的原子核和围绕其运动的电子组成。电子不能在任意位置存在，而是被限制在特定的能级轨道上。每个能级都对应着特定的能量值，这种能量分布是量子化的，也就是说电子只能拥有某些特定的能量值。
电子的能级由量子数决定。主量子数n决定电子离核的平均距离和能量大小，n越大能量越高。氢原子中电子能量公式为负13.6除以n的平方电子伏特。角量子数l决定轨道形状，磁量子数m决定轨道在空间中的取向。能级间的间隔随着n的增大而逐渐减小，这解释了为什么高能级的电子更容易被激发。
电子跃迁是原子中电子在不同能级间移动的过程。当电子吸收光子时，会从低能级跃迁到高能级，这个过程称为激发。相反，当电子从高能级回落到低能级时，会发射出光子。跃迁过程必须满足能量守恒定律，即吸收或发射的光子能量等于两个能级之间的能量差。
当电子从高能级跃迁到低能级时，发射的光子能量由普朗克公式E等于h乘以频率决定。不同的跃迁对应不同的能量差，因此产生不同波长的光。例如，氢原子中某些跃迁产生红光，波长约656纳米，另一些产生蓝光和紫光。这些特定波长的光形成了原子的光谱线，就像原子的指纹一样独特。
电子跃迁是原子物理学中的基本现象。当电子从高能级跃迁到低能级时，会释放出光子。这个过程遵循严格的量子力学规律，是我们理解原子发光和吸收光谱的基础。
原子的能级是量子化的，这意味着电子只能存在于特定的能量状态中。氢原子的能级遵循负十三点六除以n平方电子伏特的公式。基态对应n等于1，能量最低。随着主量子数n增大，能级间距逐渐减小。
电子跃迁包括两个基本过程。发射跃迁是电子从高能级跳到低能级，同时释放一个光子。吸收跃迁则相反，电子吸收光子能量从低能级跃迁到高能级。光子的能量等于两个能级之间的能量差，这由普朗克公式h f等于E2减E1来描述。
电子跃迁产生了原子的特征光谱。当电子从高能级跃迁到低能级时，发射特定波长的光，形成发射光谱中的亮线。每种元素都有独特的光谱线模式，就像指纹一样。吸收光谱则是连续光通过原子时，特定波长被吸收而形成的暗线。这些原理广泛应用于天体物理学中确定恒星成分，以及化学分析中识别元素。
氢原子光谱是电子跃迁理论的经典实例。里德伯公式精确描述了氢原子光谱线的波长。巴尔默系对应电子跃迁到第二能级，产生可见光，其中656纳米的红光最为著名。莱曼系对应跃迁到第一能级，产生紫外光。这些理论计算结果与实验观测完全吻合，验证了量子力学的正确性。