里德伯原子 里德伯原子是指具有高激发态电子主量子数n很大的原子里德伯原子中只有一个电子处于很高的激发态离原子实原子核和其余的电子很远原子实对这个电子的库仑作用可视为一个点电荷的库仑作用因此可以将里德伯原子看作类氢原子将多体问题转化为单电子问题这样就大大简化了计算 年巴耳末提出氢原子光谱的巴耳末公式之后就有人观测到了n的氢原子谱线年美国天文学家皮克林在天文观测中观测到了n的谱线年又有人观测到了n的钠的里德伯原子目前人们在实验室中已经制备出n的原子射电天文已经观测到了n的里德伯原子 当原子处于基态时尽管不同原子的质量差别很大而原子半径相差不大而里德伯原子的主量子数n很大根据玻尔模型电子的轨道半径 r n  n  ε  h  π m e e  displaystyle rnnfrac varepsilon hpi mee 即正比于n因此里德伯原子的半径比一般原子大很多n的里德伯原子半径约为微米接近一个典型细菌的大小 当原子中的电子处于主量子数n很低的状态时激发态平均寿命在秒左右里德伯原子的电子被激发到n很大的状态根据玻尔提出的对应原理其行为接近于经典物理学的情况此时激发态的平均寿命近似正比于n因此里德伯原子的寿命比较长有的在秒到秒的数量级里德伯原子的外层电子结合能近似与n成正比相邻两个能级之间的能量间隔近似与n成反比因此里德伯原子的能量间隔随n的增加而迅速减小这使得检测里德伯原子需要有高分辨率的光谱技术同时也带来一些新的现象例如对于正常原子室温的黑体辐射频率远低于原子的一般辐射频率室温黑体辐射对原子的影响可以忽略不计而对于里德伯原子能量间隔很小室温黑体辐射能够影响原子的寿命 在普通原子中原子内部库仑作用比较强外部的电场磁场对原子的影响比较小而里德伯原子中由于电子到原子实的距离比较远库仑作用比较小比较容易受到外加的电磁场影响产生一些有趣的现象