蔡忠嬋

一、原子物理的發(fā)展簡(jiǎn)史

高中物理關(guān)于原子物理知識(shí)，主要講授原子和原子結(jié)構(gòu)及其規(guī)律。這些知識(shí)屬于近代物理范疇，只要求學(xué)生對(duì)它有完整的初步了解。對(duì)于發(fā)展簡(jiǎn)史，基本實(shí)驗(yàn)、理論和概念，我們要求學(xué)生必須熟記。如2014年新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ，35（1）：在人類(lèi)對(duì)微觀世界進(jìn)行探索的過(guò)程中，科學(xué)實(shí)驗(yàn)起到了非常重要的作用。下列說(shuō)法符合歷史事實(shí)的是：A. 密立根通過(guò)油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)出了基本電荷的數(shù)值；B. 貝克勒爾通過(guò)對(duì)天然放射現(xiàn)象的研究，發(fā)現(xiàn)了原子中存在原子核；C. 居里夫婦從瀝青鈾礦中分離出了釙（Po）和鐳（Ra）兩種新元素；D. 盧瑟福通過(guò)α粒子散射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了在原子核內(nèi)部存在質(zhì)子；E. 湯姆孫通過(guò)陰極射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了陰極射線是由帶負(fù)電的粒子組成，并測(cè)出了該粒子的比荷。答案是（ACE）2014年上海高考試題也考查了類(lèi)似的內(nèi)容。

二、玻爾理論及氫原子能級(jí)

經(jīng)典電磁理論不適用于原子，玻爾把量子理論運(yùn)用到原子系統(tǒng)上，提出了三條基本假設(shè)：

（1）定態(tài)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量。

躍遷：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個(gè)定態(tài)的能量差決定，即hv=Em-En。

軌道：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)。原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的軌道也是不連續(xù)的。

對(duì)于原子躍遷條件hv=Em-En，應(yīng)著重對(duì)學(xué)生說(shuō)明：

原子躍遷條件hv=Em-En只適用于光子和原子作用而使原子在各定態(tài)之間躍遷的情況。

當(dāng)光子能量大于或等于13.6ev時(shí)，也可以被處于基態(tài)的氫原子吸收，使氫原子電離；當(dāng)處于基態(tài)的氫原子吸收的光子能量大于13.6ev，氫原子電離后，電子具有一定的初動(dòng)能。

原子還可吸收外來(lái)實(shí)物粒子的能量而被激發(fā)。由于實(shí)物粒子的動(dòng)能可全部或部分被原子吸收，所以只要實(shí)物粒子的能量大于或等于兩能級(jí)的能量差值（E=Em-En），均可使原子發(fā)生能級(jí)躍遷。

在氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)應(yīng)分清：

一個(gè)氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為：n-1

靈活運(yùn)用上述規(guī)律，就可以解決有關(guān)的問(wèn)題。例如2014年山東卷39題：氫原子能級(jí)如圖，當(dāng)氫原子從n=3躍遷到n=2的能級(jí)時(shí)，輻射光的波長(zhǎng)為656nm。以下判斷正確的是（ ）

A. 氫原子從n=2躍遷到n=1的能級(jí)時(shí)，輻射光的波長(zhǎng)大于656nm

B. 用波長(zhǎng)為325nm的光照射，可使氫原子從n=1躍遷到n=2的能級(jí)

C. 一群處于n=3的能級(jí)上的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多產(chǎn)生3種譜線

D. 用波長(zhǎng)為633nm的光照射，不能使氫原子從n=2躍遷到n=3的能級(jí)

n E/ev

∞ ………………………… 0

4 —————————— -0.85

3 —————————— -1.51

2 —————————— -3.40

1 —————————— -13.6

三、原子核的組成與轉(zhuǎn)變

1. 原子核的組成

2. 半衰期

四、原子核的結(jié)合能

核子結(jié)合成原子核時(shí)放出的能量或原子核分解為核子時(shí)吸收的能量，叫做原子核的結(jié)合能，也叫核能。原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比，稱(chēng)做比結(jié)合能，也叫平均結(jié)合能。原子核不同，核子的平均結(jié)合能也不同。一般來(lái)說(shuō)，質(zhì)量數(shù)較小的輕核和質(zhì)量數(shù)較大的重核，平均結(jié)合能都較小，中等質(zhì)量數(shù)的原子核，平均結(jié)合能較大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定。所以輕核聚變和重核裂變時(shí)，都會(huì)放出能量。

原子核是由核子組成，即由質(zhì)子和中子組合而成的，但實(shí)際上原子核的質(zhì)量比組成它的質(zhì)子及中子的質(zhì)量總和小些，也就是說(shuō)，核子結(jié)合成原子核時(shí)質(zhì)量會(huì)減少，這叫做核的質(zhì)量虧損。知道了核的質(zhì)量虧損，就可以根據(jù)愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程E=mc2求出核能ΔE=Δmc2（m的單位是千克，C是光速，ΔE的單位是焦耳；當(dāng)質(zhì)量的單位是原子質(zhì)量單位u，公式為ΔE=Δm×931.5Mev）。