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{{noteTA
|G1=Physics
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'''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。

1885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=13的氢原子谱线。1893年美国天文学家[[皮克林]]在天文观测中观测到了n=31的谱线。1906年又有人观测到了n=51的[[钠]]的里德伯原子。目前人们在实验室中已经制备出n≈105的原子，射电天文已经观测到了n≈630的里德伯原子。

[[File:Bohr atom model.svg|thumb|240px|在玻尔模型中，电子的轨道半径与n<sup>2</sup>成正比。]]
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：
:<math>r_n = n^2\frac{\varepsilon_0 h^2}{\pi m_e e^2}</math>
即正比于n<sup>2</sup>，因此里德伯原子的半径比一般原子大很多。n=250的里德伯原子半径约为3.3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10<sup>-8</sup>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<sup>4.5</sup>，因此里德伯原子的寿命比较长，有的在10<sup>-3</sup>秒到1秒的数量级。里德伯原子的外层电子结合能近似与n<sup>2</sup>成正比，相邻两个能级之间的能量间隔近似与n<sup>3</sup>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<ref name=":0">{{Cite book|title=Rydberg Physics|last=Šibalić|first=Nikola|last2=S Adams|first2=Charles|date=2018|publisher=IOP Publishing|isbn=9780750316354|location=|pages=|language=en|doi=10.1088/978-0-7503-1635-4}}</ref>。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<ref>{{lang|en|E.J.Beiting et al..''J.Chem.Phys.'',70(1979)3551;T.F.Gallagher & W.E.Cooke.''Phys.Rev.Lett.'',42(1979)835.}}</ref><ref name=":0" />。

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。

==进一步阅读==
<div class="references-small">
* 张绮香.''物理'',10(1981)273.
* 杨福家.《原子物理学》2008年第四版，P53，附注二：里德伯原子
</div>

==外部链接==
* [https://web.archive.org/web/20070314083822/http://www.phy.davidson.edu/StuHome/joesten/IntLab/final/rydberg.htm {{lang|en|Rydberg Atoms and the Quantum Defect}}]

==参考文献==
{{Reflist}}

[[Category:原子物理学|L]]
[[Category:原子|L]]