原子電子躍遷模擬
探索波爾原子模型，理解電子在不同能級之間的躍遷過程和光譜線的形成原理
🎯 實驗目標
觀察電子吸收光子躍遷到激發態後，如何透過自發衰減返回基態並發射光子的過程。理解波爾原子模型的能級躍遷概念和光譜線的形成原理。
📝 實驗步驟
選擇原子
從下拉選單選擇要觀察的原子（氫、氦、鈉）
選擇目標能級
設定電子要躍遷到的目標能級
觀察結果
點擊按鈕觀察電子躍遷和光譜線形成
原子電子躍遷模擬
💡 操作方式：設定目標能級後，點擊「吸收光子」按鈕。電子躍遷到激發態後會自動衰減返回基態並發射光子，光譜線會自動記錄。
選擇電子要躍遷到的目標能級（n=2, n=3, n=4, n=5）
事件記錄
👀 觀察重點
光子的顏色
不同能級躍遷產生不同能量的光子，對應不同的顏色。能級差越大，光子能量越高，波長越短。
自發衰減
電子吸收光子躍遷到激發態後，會處於不穩定狀態，隨後自動慢慢躍遷返回基態並發射光子。
光譜線形成
每次從激發態衰減返回基態時，會自動在底部光譜中添加一條對應波長的譜線，形成該原子的特徵光譜。
💡 概念理解
波爾能級假說
電子只能在特定的離散軌道上運動，每個軌道對應一個固定的能量。電子處在穩定軌道時不會輻射能量。
能級躍遷
當電子從一個能級躍遷到另一個能級時，會吸收或發射光子。光子的能量等於兩個能級的能量差：E = hf = ΔE。
基態與激發態
基態是電子處在最低能級（n=1）的狀態，能量最低最穩定。激發態是電子處在較高能級的狀態，能量較高不稳定，會自動衰減返回基態。
原子光譜
每種原子都有獨特的光譜，因為能級結構不同。從激發態衰減返回基態時發射的光子會自動記錄在光譜中。
📚 DSE 考試重點
波爾能級公式：En = (-13.6 eV)/n²（氫原子），其中 n 是主量子數（n = 1, 2, 3, ...）。n = 1 時能量最低，稱為基態；n ≥ 2 時稱為激發態。能級隨 n 增大而升高，能量差隨 n 增大而減小。
💡 負號表示電子被原子核束縛，需要能量才能逃離
能級躍遷與光子能量：電子從高能級躍遷到低能級時發射光子，從低能級躍遷到高能級時吸收光子。光子能量 E = hf = |ΔE|，其中 h = 6.63 × 10⁻³⁴ J·s 是普朗克常數，f 是光子頻率，ΔE 是能級差。
💡 只有光子能量正好等於能級差才能發生躍遷
原子光譜的成因：每種原子有獨特的能級結構，因此產生特定的光譜線系。氫原子有萊曼系（n ≥ 2 → n = 1，紫外區）、巴爾末系（n ≥ 3 → n = 2，可見光區）、帕邢系（n ≥ 4 → n = 3，紅外區）等。光譜線的波長滿足 1/λ = R(1/n₁² - 1/n₂²)。
💡 R = 1.097 × 10⁷ m⁻¹ 是里德伯常數，巴爾末系是可見光譜的主要部分
吸收光譜與發射光譜：發射光譜是原子從激發態躍遷到低能級時發射的光子形成的光譜，在黑暗背景中呈現亮線。吸收光譜是連續光譜通過冷氣體時，氣體原子吸收特定頻率的光子躍遷到激發態形成的暗線。同一原子的吸收和發射光譜線位置相同。
💡 太陽光譜中的弗勞恩霍費線是吸收光譜的典型例子