实物粒子使氢原子跃迁的判断及例析 使氢原子中的电子发生向外跃迁有两种途径，一是用光照射；二是通过具有一定动能的实物粒子的碰撞．用光照射使氢原子跃迁时，入射光的频率要满足选择性原则（光子能量超过电离能时除外），对于用实物粒子通过碰撞实现氢原子的跃迁，教师和教学参考资料上则普遍这么认为：“实物粒子与光子不同，其能量不是一份一份的，只要入射粒子的能量大于或等于氢原子两能级的能量差值，其动能的全部分或部分为原子吸收，可使原子发生能级跃迁”（《物理教师》1999 年第 10 期 P．13）．笔者认为，上面的结论是错误的，应当从碰撞的角度，运用碰撞遵循的规律进行深入的分析，才能得到正确的结论． 实验粒子与氢原子的碰撞要满足动量守恒定律和能量守恒原理（系统动能不能增加）．发生完全非弹性碰撞（即碰后实物粒子与氢原子有共同速度）时，系统损失的动能最大．这个最大值估称为“损失阀限值”．记作 ．被氢原子吸收用以电子跃迁的能量只能是这个阀限值的全部或部分，而不是碰前实物粒子动能的全部或部分．当氢原子两能级（其中的低能级为初态，下文中将略去）的能量差值（ ）等于或小于这个阀限值时，则跃迁发生，且分别对应实物粒子与氢原子发生完全非弹性碰撞和一般弹性碰撞；大于这个阀值时，则不发生跃迁，实物粒子与氢原子发生的是完全弹性碰撞．这就是本文提出的判据．下面对判据中的阀限值进行计算，并举例说明其应用． 1、系统动能损失阀限值的计算 设实物粒子的质量为 m、动能为 、入射速度为 ；氢原子原来处于静止状态，质量为 M．则发生完全非弹性碰撞时，由动量守恒定律得： ，故系统损失动能的阀限值为： 可见，动能损失阀限值不仅与实物粒子的初动能有关，还与实物粒子的质量有关．对于不同的入射实物粒子，这个阀限值一般是不相同的． （l）电子入射．如果用电子作实物粒子与氢原子碰撞，则因其质量 ，故可近似认为系统损失动能的阀限值为 ．因此结合前述判据可得：只要入射电子的初动能大于或等于氢原子两能级的能量差值，氢原子将发生跃迁，反之跃迁则不发生。 （2）质子、中子或氢原子入射．用质子、中子或氢原子作实物粒子碰撞处于静止状态的另一氢原子，则因其质量 ，故可得损失动能的阀限值 ．因此，只有在氢原子两能级的能量差值等于或小于入射氢原子动能的 1／2 时，跃迁才发生；反之跃迁不发生．用心 爱心 专心 2、判据的应用举例 ［例 1］要使处于基态的氢原子激发...
