蔡忠嬋

一、原子物理的發(fā)展簡史

高中物理關(guān)于原子物理知識，主要講授原子和原子結(jié)構(gòu)及其規(guī)律。這些知識屬于近代物理范疇，只要求學生對它有完整的初步了解。對于發(fā)展簡史，基本實驗、理論和概念，我們要求學生必須熟記。如2014年新課標全國卷Ⅱ，35（1）：在人類對微觀世界進行探索的過程中，科學實驗起到了非常重要的作用。下列說法符合歷史事實的是：A. 密立根通過油滴實驗測出了基本電荷的數(shù)值；B. 貝克勒爾通過對天然放射現(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α粒子散射實驗證實了在原子核內(nèi)部存在質(zhì)子；E. 湯姆孫通過陰極射線在電場和磁場中偏轉(zhuǎn)的實驗，發(fā)現(xiàn)了陰極射線是由帶負電的粒子組成，并測出了該粒子的比荷。答案是（ACE）2014年上海高考試題也考查了類似的內(nèi)容。

二、玻爾理論及氫原子能級

經(jīng)典電磁理論不適用于原子，玻爾把量子理論運用到原子系統(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，電子雖然繞核運動，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，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個定態(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動相對應(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。

對于原子躍遷條件hv=Em-En，應(yīng)著重對學生說明：

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。

當光子能量大于或等于13.6ev時，也可以被處于基態(tài)的氫原子吸收，使氫原子電離；當處于基態(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能。

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

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

靈活運用上述規(guī)律，就可以解決有關(guān)的問題。例如2014年山東卷39題：氫原子能級如圖，當氫原子從n=3躍遷到n=2的能級時，輻射光的波長為656nm。以下判斷正確的是（ ）

A. 氫原子從n=2躍遷到n=1的能級時，輻射光的波長大于656nm

B. 用波長為325nm的光照射，可使氫原子從n=1躍遷到n=2的能級

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

D. 用波長為633nm的光照射，不能使氫原子從n=2躍遷到n=3的能級

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)合成原子核時放出的能量或原子核分解為核子時吸收的能量，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。一般來說，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，都會放出能量。

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，核子結(jié)合成原子核時質(zhì)量會減少，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；當質(zhì)量的單位是原子質(zhì)量單位u，公式為ΔE=Δm×931.5Mev）。