也谈粒子入射原子引发跃迁《物理教学》2010年第6期发表卞志荣老师《原子物理教学中的几点释疑》（以下简称卞文）。卞文认为：①实物粒子入射氢原子时，与总个氢原子发生完全非弹性碰撞，碰撞中动能损失（△E）会被氢原子吸收用以其电子的跃迁，若△E≥Em-En则跃迁发生；②粒子入射氢原子时，产生的动能损失为，△E=EO（M为氢原子质量，m，EO为入射粒子质量和初动能，设氢原子原来静止）。并由此得出：若入射的是电子，当EO≥Em-En时，跃迁发生；若入射的是质子、中子或氢原子，则要求EO≥2（Em-En），跃迁才能发生。卞老师的观点值得商榷。我认为：①粒子（依卞文，此指：电子、中子、质子或氢原子）入射原子时，粒子不一定与总个原子发生碰撞；②粒子与原子发生碰撞不一定是完全非弹性碰撞；③粒子与原子碰撞过程中动能的损失不一定被原子吸收用以外围电子的跃迁；④氢原子产生跃迁的条件不见得如卞老师推得的结果。这些问题，是中学物理教学中经常要遇到的，解决得不好，不仅影响该部份内容的学习，还会给学生思维上的误导。入射粒子是原子时，因其线径与靶原子相当，它们相遇时两个总体会发生碰撞，但当入射粒子是电子、中子、质子、或原子核时，因这些粒子的线径比靶原子的万分之一还小，靶原子内大部分空间又是空旷的，它们遇上靶原子时，不可能与总个靶原子相撞，而可能穿过靶原子空旷的空间，也可能遇上靶原子核，还可能遇上电子。入射粒子有的带电，有的不带电，进入原子内部时，与原子中的核及电子的库仑作用是不一样的，所引发的跃迁问题也就不能一概而论，只能逐一加以分析。1.入射粒子是中子时（1）入射中子不带电，它经过靶原子空旷空间时，因不受库仑力会沿直线穿过，其间与靶原子没有能量交换，不会引发跃迁。（2）当入射中子与靶原子核的距离接近到核力的作用范围时（10-15m），中子与靶原子核会产生核力吸引，若中子动能不大，它会被靶原子核捕获而结合成较大的新核。如慢中子入射U后结合成U。这样的过程虽类似于完全非弹性碰撞，但碰撞过程中动能的损失是被原子核吸收的，并未用于靶原子外围电子的跃迁。当然，结合后的新核不一定是稳定的，可能会产生裂变而激发核辐射，这时，所辐射的射线能量也不会等于碰撞过程动能的损失，而要大得多，因为有核结合能的参与。若入射中子的动能很大（约50Mev以上），它可以克服强大的核力吸引而穿过原子核，在穿过原子核时，还可以把其中的核子带出，将原来的靶核撕裂成若干个较小的核，此称散裂过程。［1］（3）入射中子遇上靶原子电子时，会发生弹性碰撞。①被撞靶原子电子的能量改变设中子的入射速度为νn，方向沿x轴，相碰前，靶原子轨道电子的速度为νe，方向与轴正向夹角为θ（如图1），碰后中子速度为νn，电子速度为νe。y为中子与电子运动平面内与x轴垂直的方向。因碰撞时的对心方向沿x轴，故y轴方向粒子间无作用力，该方向粒子的速度不变，有：ν′ey=νesinθmnνn+meνecosθ=mnν′n+meν′exmnνn+me（νecosθ）2=mnν′n+meν′ex容易求得：ν′n=……①ν′ex=……②ν′ey=νesinθ………………………③ mn＞＞me，故上式可近似为：ν′n=vnν′ex=2νn-νecosθν′ey=νesinθ靶原子电子被撞前后能量的变化为：△Ee=［me（ν′2ex+ν′2ey）+Ep-（meνe+Ep）］=2meνe（νn-νecosθ）……………………④（Ep为碰撞处的电势能）可见，靶原子电子与中子相撞后，其能量必发生变化，变化值不仅与碰撞前中子的速度有关，也与电子的速度及方向有关。②靶原子的电子能量改变后产生的跃迁设电子碰前所处的定态轨道能量为En，被碰后，因其能量改变，电子就离开原来的轨道，转移到与其现有能量相匹配的新轨道上运行，新轨道能量E为：E=En+△Ee………………………………⑤如果E的值正好等于靶原子某一定态的能量Em，电子就会En从直接跃迁到Em。这时有：△Ee=Em-En……………………………⑥如果E的值不与靶原子的定态能量相等，那么，被碰后电子的新轨道是不稳定的（也称非量子化轨道），它很快会从新的轨道跃迁到能量比E低的定态轨道Ek上运行，并将多余能量辐射出去，辐射光子能量为：hv=E-Ek=（En+△Ee）-Ek……...