🔬 故事：玻尔的"违规"答辩
玻尔模型刚提出时被批"瞎拼凑"：既保留经典轨道又强行量子化，逻辑不伦不类。但它的光谱预言精确得吓人——氢原子所有谱线一网打尽。玻尔 28 岁时在曼彻斯特听卢瑟福讲 α 散射反常，回去几个月就写出三篇论文。这个"半经典半量子"的过渡模型后来被完整量子力学取代，但直到今天，"能级跃迁发光"仍是分析原子光谱的核心语言——激光、LED、荧光标记都靠它。
第四、五章 · 选择性必修第三册
近代物理（原子与原子核）
二十世纪初，物理学家撬开了原子：α 粒子大角度散射砸出原子核，玻尔用量子化点亮能级跃迁，爱因斯坦的光量子解释了光电效应，居里夫妇与卢瑟福家族解码放射性，最后 E = mc² 解释了太阳为何发光。
1 原子结构（卢瑟福与玻尔）
模型从枣糕到太阳系
卢瑟福 α 散射（1911）：绝大多数 α 粒子直穿、约 1/8000 发生大角度偏转 ⇒ 原子中心有体积很小、质量很大的原子核（核式结构模型）。
玻尔模型（1913）三条假设：①轨道量子化（r_n = n²r₁）；②能量量子化（E_n = −13.6/n² eV，氢原子）；③跃迁辐射：hν = E_m − E_n（从高能级向低能级跃迁发光，吸收反之）。
氢原子能级：E₁ = −13.6 eV，E₂ = −3.4 eV，E₃ = −1.51 eV…；n=2 以上称为激发态，n→∞ 电离。
玻尔模型（1913）三条假设：①轨道量子化（r_n = n²r₁）；②能量量子化（E_n = −13.6/n² eV，氢原子）；③跃迁辐射：hν = E_m − E_n（从高能级向低能级跃迁发光，吸收反之）。
氢原子能级：E₁ = −13.6 eV，E₂ = −3.4 eV，E₃ = −1.51 eV…；n=2 以上称为激发态，n→∞ 电离。
2 光电效应与波粒二象性
定律E = hν − W₀
光电效应：光照射金属打出电子。规律：存在截止频率 ν₀ = W₀/h（低于它无论多强都不打出）；光电子最大动能只与频率有关、与光强无关；瞬时性（<10⁻⁹ s）。
爱因斯坦光量子：E = hν（h = 6.63×10⁻³⁴ J·s），Ek_max = hν − W₀（光电方程，1921 诺奖）。遏止电压 U_c：eU_c = hν − W₀。
波粒二象性：光既是波（干涉衍射）又是粒子（光电效应/康普顿散射）；德布罗意：实物粒子也有波长 λ = h/p。电子显微镜正是"电子波"（波长比可见光短百倍）的应用。
爱因斯坦光量子：E = hν（h = 6.63×10⁻³⁴ J·s），Ek_max = hν − W₀（光电方程，1921 诺奖）。遏止电压 U_c：eU_c = hν − W₀。
波粒二象性：光既是波（干涉衍射）又是粒子（光电效应/康普顿散射）；德布罗意：实物粒子也有波长 λ = h/p。电子显微镜正是"电子波"（波长比可见光短百倍）的应用。
3 原子核与衰变（半衰期）
概念α、β、γ 衰变
三种射线：α（氦核 ⁴₂He，电离最强穿透最弱）、β（电子 ⁰₋₁e）、γ（光子，穿透最强）。
衰变方程：α 衰变质量数 −4、电荷数 −2；β 衰变质量数不变、电荷数 +1（中子→质子+电子）；守恒定律是写方程的唯一依据。
半衰期：放射性元素半数原子核衰变所需时间，统计规律（对大量原子核才有意义，与温度压强化学状态无关）。碳-14 测年（半衰期 5730 年）用于考古。
衰变方程：α 衰变质量数 −4、电荷数 −2；β 衰变质量数不变、电荷数 +1（中子→质子+电子）；守恒定律是写方程的唯一依据。
半衰期：放射性元素半数原子核衰变所需时间，统计规律（对大量原子核才有意义，与温度压强化学状态无关）。碳-14 测年（半衰期 5730 年）用于考古。
⚠ 放射性实验安全操作准则（三原则：时间 · 距离 · 屏蔽）
- 控制接触时间：放射性操作力求迅速熟练，实验前先"空手彩排"。控制距离：使用长柄夹具，尽量远离源（辐射强度随距离平方衰减）。屏蔽：α 用一张纸、β 用几毫米铝板、γ 需铅板或厚混凝土。
- 放射源必须存放在铅罐中、加锁保管；取用使用镊子/夹具，严禁用手直接拿取，严禁对着人。
- 严禁拆卸、敲打、打开放射源容器；用毕立即归位并洗手。
- 佩戴个人剂量计（胶片/TLD），进入辐射区域前确认剂量报警仪正常。
- 意外洒落：立即撤离并封锁区域、通知专业辐射防护人员处理——切勿自行清扫。
- 医用 X 光/CT 检查遵循正当化原则，孕妇与儿童尤其谨慎；生活中的氡气（地下室通风）也值得关注。
4 核能与结合能
概念E = mc²
质能方程：E = mc²——质量与能量等价。核反应前后质量亏损 Δm 释放能量 ΔE = Δmc²。
结合能：核子结合成原子核释放的能量（拆开所需能量）。比结合能越大核越稳定——铁（Fe-56）附近最大。重核裂变、轻核聚变都向"更稳定"方向移动，释放能量。
裂变（铀-235 中子诱发链式反应，核电站）与聚变（氢核聚合成氦，太阳与氢弹，海水中的氘够人类用亿年——可控聚变"人造太阳"正在路上）。
1 u = 931.5 MeV 是必背换算。
结合能：核子结合成原子核释放的能量（拆开所需能量）。比结合能越大核越稳定——铁（Fe-56）附近最大。重核裂变、轻核聚变都向"更稳定"方向移动，释放能量。
裂变（铀-235 中子诱发链式反应，核电站）与聚变（氢核聚合成氦，太阳与氢弹，海水中的氘够人类用亿年——可控聚变"人造太阳"正在路上）。
1 u = 931.5 MeV 是必背换算。
🔬 故事：居里夫妇的木棚实验室
玛丽·居里在巴黎一间漏雨的木棚里，用数吨沥青铀矿渣熬煮结晶，历时四年提炼出 0.1 克镭，两获诺奖（物理 1903、化学 1911）。她因长期接触放射性死于再生障碍性贫血，笔记本至今仍有辐射、存放于铅盒中。她的女儿伊雷娜·约里奥-居里又因人工放射性再获诺奖——一门两代三诺奖。她说过："生活中没有可怕的东西，只有需要理解的东西。"
玛丽·居里在巴黎一间漏雨的木棚里，用数吨沥青铀矿渣熬煮结晶，历时四年提炼出 0.1 克镭，两获诺奖（物理 1903、化学 1911）。她因长期接触放射性死于再生障碍性贫血，笔记本至今仍有辐射、存放于铅盒中。她的女儿伊雷娜·约里奥-居里又因人工放射性再获诺奖——一门两代三诺奖。她说过："生活中没有可怕的东西，只有需要理解的东西。"