在高中原子物理教学中，很多的概念和观点对于学生以后进入高一级学府继续深造和提高是一个很好的基础。有些概念如果不作深入分析，学生就会不明其意如坠雾中，所以教师要“站得高，看得远”，作适当引导，给学生一个清晰满意的解答。我发现在原子物理概念教学中以下几个概念和问题学生易混淆：电子、自由电子、光电子、能量子、光子、γ光子、光电效应、原子跃迁。讲完本块知识之后应在章末复习课时加以区别。
1.电子
1897年，汤姆生（J．J．Thomsoni）用测量荷质比e/m的办法发现了电子，被称为电子之父。
2.自由电子
电子一般根据它的运动特征可以分为三种，一种是在金属内受原子核束缚的电子，这种电子是最不自由的，一般不称为自由电子；一种是在金属内不受原子核的束缚，但受到金属导体的束缚，出不了导体，这类电子我们常称之为自由电子，但是这类电子并不是真正自由的电子，仍需在金属导体内；还有一种电子是在真空中的电子，这种电子才是真正的自由电子。
3.光电子
光电子就是金属中的自由电子接受光子的能量从金属中飞出到真空中的真正自由电子。光电子带负电。
4.能量子
1900年，物理学家普朗克研究关于辐射问题的观点：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，1ε或2ε、3ε、4ε、…。当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的。这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子（energy quantum）。物理学后来的发展表明，普朗克在1900年把能量子引人物理学，正确地破除了“能量连续变化”的传统观念，成为新物理学思想的基石之一。因此，这一年不仅是日历上一个新世纪的开始，而且是物理学一个新纪元的开始。能量子被称为超越牛顿的发现。18年之后，普朗克为此获得了诺贝尔物理学奖。
5.光子
最早认识到能量子意义的是年轻的爱因斯坦，他在1905年发表厂《关于光的产生和转化的一个试探性观点》一文。他表示，普朗克关于辐射问题的崭新观点还不够彻底，仅仅认为电磁波在吸收和辐射时才显示出不连续性，这还不够，实际上电磁辐射本身就是不连续的，也就是说，光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为v的光的能量子为hv，h为普朗克常量。这些能量子称为光子。也正是这一年，爱因斯坦创立了狭义相对论。爱因斯坦也由于发现了光电效应的规律而获得1921年的诺贝尔物理学奖。
6.γ光子
γ射线是波长很短的光子，能量很高。每个光子均以同样的速度c（光速）运动。实验发现，当原子处于激发态时，即使没有外来的光波照射，原子也能自发地跃迁到较低能级，同时辐射出一个光子，这种过程称为自发跃迁或自发辐射。事实上，在几千摄氏度的温度下，原子发光主要来自自发辐射，而原子核的自发跃迁则产生γ射线。从原子内部能够射出这样高能的粒子，这也使科学家们意识到原子核是一个能量的宝库。
7.光电效应
光和其他物质发生相互作用时，基元过程通常表现为光子—电子作用或光子—原子作用，某些金属受到光的照射后，能够发射出电子，形成电流，这就是光电效应。
（1）光电效应中出来的电子获得了光子的能量，不计获得动量。因为在光电效应中一般照射的光子的能量是几个电子伏特，而金属的逸出功的能量也是几个电子伏特，两者能量在同一数量级，所以在作用时光子的动量就给了金属本身宏观物体，不考虑给电子的动量。而金属本身是宏观物体，对于光子给金属本身的动量后的宏观体现就不计了。
（2）康普顿效应一般是用x波段做实验的，因为光子的能量比逸出功要大3—4个数量级，所以逸出功对于光子的能量可以忽略不计，那么光子的动量就全给了电子等实物粒子，并且电子的动量可以用动量守恒计算出来。
（3）分析光电效应实验中，光电流随两极间电压的变化关系，要向学生说明并非所有的光电子都具有由公式：mv=hv-W所确定的同一初动能，实验证明绝大部分光电子的初动能都小于这个值。为什么即使是相同频率的光于也会产生初动能不同的光电子呢?从光电子发射机理上讲，在光照射下固体向真空发射的电子，既可以是自由电子，又可以是束缚电子。这些电子既可以来自距固体和真空界面只有几个原子的范围内，又可以来自比这厚得多的范围，只要电子具有足以从固体逸出的能量。这样，由于光子不仅从固体表面，而且从不同深处激发出电子，这些电子从不同深处向表面迁移的过程中，其运动的方向和路程又各不相同，因而它们消耗的能量也各不相同。同时，固体的能量理论也指出：固体中的大量电子均处在不同的能态之中，就是自由电子，其占有某一能级的机率也由费米分布函数所确定。根据能量的转化和守恒定律，一般情况下光电子的初动能应为：=hv+E-A。式中E正为电子受激前具有的能量，A为光电子从受激处运动到表面并逸出表面总共消耗的能量。正因为各电子的E和A有差别，它们吸收同样的光子也会有各不相同的初动能。只有那些具有最高能量Eo（对金属可认为就是费米能量）、逸出过程中消耗了最少能量Ao（就在表面且垂直飞出）的就是逸出功，电子才具有最大初动能，此时，Eo-Ao=W。对那些在费米能量以下（E＜Eo），离表面较深处（A＞Ao）的电子来说，吸收ν=νo的光子就难以逸出了。这时，如果吸收，ν＞νo的光子后，仍不能逸出，或能逸出的较少，或逸出时的初动能较小，那么，吸收大于ν的光子后将可能逸出或能逸出的较多或逸出时的初动能较大些。毫无疑问，入射光频率的提高将使电子受激后的总能量变大。这不仅使光电子逸出时的初动能普遍较大，其效果还增大了原来距表面较深处电子的逸出几率。可见，入射光的频率对光电子数的影响非常显著，因而量子效率随入射光频率的提高将大大增加。得出这一结论，正是尊重并剖析“相同频率的光子也会产生初动能不同的光电子”这一实验事实的必然结果。
8.原子跃迁
玻尔的频率条件告诉我们，在通常情况下，原子处于基态，基态是最稳定的。在原子中，当原子吸收外界能量后处于激发态，而激发态的原子是不稳定的。实验发现，当原子处于激发态时，即使没有外来的光波照射，原子也能自发地跃迁到较低能级，同时辐射出一个光子。光子以速度c（光速）运动。这种过程称为自发跃迁或自发辐射。事实上，原子发光主要来自自发辐射，并且光子的能量等于跃迁轨道之间的能级差。当大量原子处于不同激发态向基态跃迁时，可能发射的光的频率也是不同的。
9.光电效应与原子跃迁区别
（1）光电效应有三条实验规律：存在着饱和电流，存在着遏止电压和截止频率，光电效应具有瞬时性。原子跃迁也有三条基本假设：轨道量子化，定态假设，跃迁假设。
（2）光电效应的照射光频率与原子跃迁辐射出光的频率产生机理都是原子外层电子受激发产生的。
（3）光电效应表现为光子—电子作用，光照射金属轰击出电子。而原子跃迁是电子从一个稳定状态跃迁到另一个能量较低的稳定状态，则在此状态跃迁过程中，电子将发光（辐射出光子）。这两个物理过程似乎相反，但不是可逆过程。因此教师在教学中要加以区分。
10.原子跃迁与原子核的跃迁区别
当原子处于激发态时，即使没有外来的光波照射，原子也能自发地跃迁到较低能级，同时辐射出一个光子。这种过程称为自发跃迁或自发辐射。事实上，在几千摄氏度的温度下，原子发光主要来自自发辐射。原子跃迁产生最大频率是伦琴射线。原子核的自发跃迁是原子核的衰变，原子核的自发跃迁能产生α射线（α-yay）、β射线（β-yay）、γ射线（γ-yay）。
因此我们在教学中应该用严谨的科学言语传授于学生，让学生有好的科学素养和严谨习惯。不仅要全面地考虑问题，而且要考虑较深层次的问题，否则就会误导学生。只有学生准确全面理解物理概念和物理规律后，才能辨析似是而非的问题。
参考文献：
［1］钱伯初.量子力学.高等教育出版社，2006.
［2］普通高中课程标准实验教科书·物理.人民教育出版社，2007.
［3］物理教学.中国物理学会，2008.5.