蔡忠婵

一、原子物理的发展简史

高中物理關于原子物理知识，主要讲授原子和原子结构及其规律。这些知识属于近代物理范畴，只要求学生对它有完整的初步了解。对于发展简史，基本实验、理论和概念，我们要求学生必须熟记。如2014年新课标全国卷Ⅱ，35（1）：在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。下列说法符合历史事实的是：A. 密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值；B. 贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核；C. 居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋（Po）和镭（Ra）两种新元素；D. 卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子；E. 汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该粒子的比荷。答案是（ACE）2014年上海高考试题也考查了类似的内容。

二、玻尔理论及氢原子能级

经典电磁理论不适用于原子，玻尔把量子理论运用到原子系统上，提出了三条基本假设：

（1）定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。

跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hv=Em-En。

轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。原子的定态是不连续的，因此电子的轨道也是不连续的。

对于原子跃迁条件hv=Em-En，应着重对学生说明：

原子跃迁条件hv=Em-En只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况。

当光子能量大于或等于13.6ev时，也可以被处于基态的氢原子吸收，使氢原子电离；当处于基态的氢原子吸收的光子能量大于13.6ev，氢原子电离后，电子具有一定的初动能。

原子还可吸收外来实物粒子的能量而被激发。由于实物粒子的动能可全部或部分被原子吸收，所以只要实物粒子的能量大于或等于两能级的能量差值（E=Em-En），均可使原子发生能级跃迁。

在氢原子跃迁发出可能的光谱线条数应分清：

一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为：n-1

灵活运用上述规律，就可以解决有关的问题。例如2014年山东卷39题：氢原子能级如图，当氢原子从n=3跃迁到n=2的能级时，辐射光的波长为656nm。以下判断正确的是（ ）

A. 氢原子从n=2跃迁到n=1的能级时，辐射光的波长大于656nm

B. 用波长为325nm的光照射，可使氢原子从n=1跃迁到n=2的能级

C. 一群处于n=3的能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线

D. 用波长为633nm的光照射，不能使氢原子从n=2跃迁到n=3的能级

n E/ev

∞ ………………………… 0

4 —————————— -0.85

3 —————————— -1.51

2 —————————— -3.40

1 —————————— -13.6

三、原子核的组成与转变

1. 原子核的组成

2. 半衰期

四、原子核的结合能

核子结合成原子核时放出的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，也叫核能。原子核的结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能。原子核不同，核子的平均结合能也不同。一般来说，质量数较小的轻核和质量数较大的重核，平均结合能都较小，中等质量数的原子核，平均结合能较大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。所以轻核聚变和重核裂变时，都会放出能量。

原子核是由核子组成，即由质子和中子组合而成的，但实际上原子核的质量比组成它的质子及中子的质量总和小些，也就是说，核子结合成原子核时质量会减少，这叫做核的质量亏损。知道了核的质量亏损，就可以根据爱因斯坦的质能方程E=mc2求出核能ΔE=Δmc2（m的单位是千克，C是光速，ΔE的单位是焦耳；当质量的单位是原子质量单位u，公式为ΔE=Δm×931.5Mev）。