早期
20世紀早期,從做化學(xué)實驗發(fā)現(xiàn),對于原子或分子,假若電子數(shù)量是偶數(shù),而不是奇數(shù),則這原子或分子會更具化學(xué)穩(wěn)定性(chemical stability)。1914年,約翰內(nèi)斯·里德伯建議,主量子數(shù)為 4 的電子層最多只能容納 32 個電子,但是他并不清楚為什么會出現(xiàn)因子。:197
1916年,吉爾伯特·路易斯在論文《原子與分子》(The atom and the Molecule)里表述出六條關(guān)于化學(xué)行為的假定,其中,第三條假定表明,“原子傾向于在每個電子層里維持偶數(shù)量的電子,更特別傾向于維持8個電子對稱性地排列于立方體的8個頂點。”但是,他并沒有試圖預(yù)測這模型會造成什么樣的光譜線,而任何模型的預(yù)測都必須符合實驗結(jié)果。:198 化學(xué)家歐文·朗繆爾于1919年提議,將每個電子層按照其主量子數(shù) 分為 個同樣體積的“細胞”,每個細胞都固定于原子的某個區(qū)域,除了最內(nèi)部電子層的細胞只能容納1個電子以外,其它每個細胞都可容納2個電子。比較內(nèi)部的電子層必須先填滿,才可開始填入比較外部的電子層。 1913年,尼爾斯·玻爾提出關(guān)于氫原子結(jié)構(gòu)的波爾模型,成功解釋氫原子線譜,他又試圖將這理論應(yīng)用于其它種原子與分子,但獲得很有限的結(jié)果。經(jīng)過漫長九年的研究,1922年,玻爾才又完成關(guān)于周期表內(nèi)各個元素怎樣排列的論述,并且建立了遞建原理,這原理給出在各個原子里電子的排布方法──每個新電子會占據(jù)最低能量空位。但是,波爾并沒有解釋為什么每個電子層只能容納有限并且呈規(guī)律性數(shù)量的電子,為什么不能對每個電子都設(shè)定同樣的量子數(shù)?:203 *589.6nm的譜線是2P1/2態(tài)向2S1/2態(tài)躍遷產(chǎn)生的譜線。
*589.0nm的譜線是2P3/2態(tài)向2S1/2態(tài)躍遷產(chǎn)生的譜線。
由于弱外磁場作用,2S1/2態(tài)能級會分裂成兩個子能級,2P1/2態(tài)也會分裂成兩個子能級,但由于兩個態(tài)的朗德g因子不同,因此會形成4條不同譜線。由于外磁場作用,2P3/2態(tài)能級會分裂成四個子能級,但是從2P3/2的+3/2態(tài)不能躍遷至2S1/2的-1/2態(tài),從2P3/2的-3/2態(tài)不能躍遷至2S1/2的+1/2態(tài),因此總共會形成6條不同譜線。