สรุปฟิสิกส์อะตอม A-Level 69 ครบทุกหัวข้อสำคัญ

ฟิสิกส์อะตอมเป็นหนึ่งในบทที่หลายคนมองว่ายากเพราะเต็มไปด้วยคำใหม่ ๆ อย่างโฟตอน ระดับพลังงานติดลบ หรือคลื่นเดอบรอยล์ แต่จริง ๆ แล้วสำหรับการสอบ A-Level 69 บทนี้ถือว่า “คุ้มค่ากับการทำคะแนนมาก” เพราะเนื้อหาไม่เยอะ แต่ออกสอบสม่ำเสมอทุกปี แถมแนวข้อสอบก็ยังวนอยู่ในประเด็นสำคัญไม่กี่เรื่องเท่านั้น บทความนี้เลยจะมาสรุปฟิสิกส์อะตอมทุกจุดที่ต้องจำให้เป๊ะ เพื่อให้น้อง ๆ นำไปฝึกฝนสำหรับการสอบ A-Level 69 หรือใครจะเอาไปต่อยอดเสริมความรู้ด้วยการลงเรียนคอร์สเรียนฟิสิกส์ จะได้มีพื้นฐานแบบเน้น ๆ ช่วยให้มั่นใจในการทำข้อสอบอีกด้วย 

Table of Contents:

• ทำไมฟิสิกส์อะตอมถึงสำคัญใน A-Level 69 ?
• สรุปประเด็นฟิสิกส์อะตอมที่ควรจำสำหรับสนาม A-Level 69
• ตัวอย่างข้อสอบฟิสิกส์อะตอม A-Level

ทำไมฟิสิกส์อะตอมถึงสำคัญใน A-Level 69 ?

น้อง ๆ อาจจะสงสัยว่า "พี่ครับ บทนี้มันอยู่ท้าย ๆ เทอม ม.6 เนื้อหาก็ดูเป็นนามธรรม แบบนี้การทุ่มเวลามาจำสรุปฟิสิกส์อะตอมจะคุ้มค่าเวลาจริงเหรอ ?” 

หากตอบคำถามนี้ด้วยข้อมูลของปีก่อน ๆ จะเห็นได้ว่า จากข้อมูลสถิติย้อนหลังหลายปีที่ผ่านมา (รวมถึงสมัย 9 วิชาสามัญ) โครงสร้างข้อสอบ A-Level วิชาฟิสิกส์มีทั้งหมดประมาณ 20 บท โดยบทฟิสิกส์อะตอมจะออกข้อสอบประมาณ 2–4 ข้อทุกปี ถึงแม้อาจฟังดูเหมือนน้อย แต่ถ้านับสัดส่วนคะแนนเทียบกับความยากและความซับซ้อนของเนื้อหา ถือว่าเป็นหัวข้อยอดฮิตที่ "ออกชัวร์" และ "รูปแบบไม่พลิกแพลงมากนัก" โดยจะเน้นทั้งเชิงคำนวณและแนวคิดเชิงควอนตัม เช่น เรื่องปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก, แบบจำลองอะตอมของโบร์ และความยาวคลื่นเดอบรอยล์

พูดง่าย ๆ คือ ถ้าน้อง ๆ อ่านสรุปฟิสิกส์อะตอมจนหลักการแน่น จำได้ขึ้นใจ โอกาสที่จะดันคะแนน A-Level 69 ให้เพิ่มสูงขึ้นก็มีมาก ถือเป็นบทที่คนเก่งใช้เก็บคะแนนเต็ม และคนปานกลางใช้ดึงคะแนนให้ดีดตัวขึ้นมา

สรุปฟิสิกส์อะตอม มีประเด็นไหนบ้างที่ควรจำให้แม่นก่อนเข้าสนามสอบ A-Level 69

ถึงตรงนี้ เรามาสรุปฟิสิกส์อะตอมกันทีละเรื่องเลยว่า ในสนาม A-Level 69 นี้ มีจุดไหนที่ “ต้องจำให้แม่น” และ “ต้องเข้าใจให้ลึก” บ้าง

1.หน่วยอิเล็กตรอนโวลต์ (eV) กับพลังงานโฟตอน

ขอเริ่มต้นด้วยหัวข้อแรกที่เป็นประตูด่านหน้าและน้อง ๆ ต้องเจอแน่ ๆ ในฟิสิกส์อะตอม คือเรื่อง พลังงานระดับอะตอม ในบทนี้เราจะไม่ค่อยใช้หน่วย "จูล (J)" กันเท่าไร เพราะค่าน้อยมาก (ระดับ 10-19) แต่จะนิยมใช้หน่วยเป็นอิเล็กตรอนโวลต์ (eV) แทน เพราะเลขสวยและคำนวณสะดวกกว่า

สิ่งที่น้อง ๆ ต้องจำให้ขึ้นใจในการอ่านสรุปฟิสิกส์อะตอมคือเรื่องของหน่วยอิเล็กตรอนโวลต์ (eV) กับพลังงานโฟตอน โดยให้ความสำคัญในจุดเหล่านี้ 

• ความหมายของ 1 eV : คือพลังงานที่อิเล็กตรอน 1 ตัวได้รับ เมื่อถูกเร่งผ่านความต่างศักย์ไฟฟ้า 1 โวลต์
• ความสัมพันธ์ระหว่างหน่วย: 1 eV = 1.6 × 10⁻¹⁹ J

จุดระวัง: โจทย์ A-Level จะชอบหลอก บางครั้งให้ค่าพลังงานมาเป็น eV แต่ให้ค่าคงที่ (เช่นค่า h หรือ c) มาในหน่วย SI (จูล, เมตร/วินาที) หรือต้องเอาไปคำนวณร่วมกับสมการอื่นที่เป็นหน่วย SI ดังนั้น การแปลงหน่วยกลับไปกลับมาต้องคล่องมาก ห้ามสะดุดเด็ดขาด

โดยที่:

• E = พลังงานโฟตอน
• h = ค่าคงที่ของแพลงก์ (6.63 × 10⁻³⁴ J · s)
• f = ความถี่ของแสง
• λ = ความยาวคลื่นแสง
• c = อัตราเร็วแสงในสุญญากาศ (3 × 10⁸ m/s)

1. การเชื่อมโยงตัวแปร : น้อง ๆ จะต้องมองภาพ E, f, λ ให้เป็นเรื่องเดียวกัน ไม่ว่าโจทย์จะบอกความถี่หรือความยาวคลื่นก็ต้องรู้พลังงานทันที
2. หน่วย : การแปลงหน่วยนาโนเมตร (nm → 10⁻⁹ m)
3. สูตรลัด : แอบกระซิบว่า ถ้าโจทย์ให้ λ มาเป็นหน่วย nm และต้องการคำตอบเป็น eV  ให้ใช้สูตร E = hc λ จะช่วยประหยัดเวลาได้เยอะมาก 

2. ระดับพลังงานของอะตอม & สเปกตรัมเส้น

หัวข้อนี้เป็นพื้นฐานเชิงควอนตัมที่สำคัญมากในการสรุปฟิสิกส์อะตอม เพราะเป็นจุดเริ่มต้นที่ทำให้น้อง ๆ รู้ว่า “พลังงานในระดับอะตอมไม่ได้มีค่าต่อเนื่อง” เหมือนที่เราเดินขึ้นทางลาด แต่เหมือนเราเดินขึ้นบันไดขั้น ๆ

แนวคิดหลักที่ต้องเข้าใจ 

• Quantized Energy : อิเล็กตรอนในอะตอมมีระดับพลังงานไม่ต่อเนื่อง แต่ละวงโคจรหรือแต่ละระดับชั้นจะมีค่า E_n เฉพาะตัว
• การกระโดดของอิเล็กตรอน : อิเล็กตรอนจะย้ายชั้นได้ ต้องมีการรับหรือจ่ายพลังงานที่ “พอดีเป๊ะ” กับผลต่างของระดับชั้นนั้น ๆ (ΔE)

การดูด/คายโฟตอนกับสเปกตรัมเส้น

นี่คือจุดที่ข้อสอบชอบออก ซึ่งน้อง ๆ ควรจะต้องจำกฎเหล่านี้ให้ได้

• ดูดโฟตอน : อิเล็กตรอนได้พลังงานเพิ่ม → กระโดดจากระดับต่ำ (n น้อย) ไปสูง (n มาก)
• คายโฟตอน : อิเล็กตรอนเสียพลังงาน → ตกจากระดับสูง (n มาก) ลงต่ำ (n น้อย) ซึ่งพลังงานที่คายออกมาจะอยู่ในรูปของ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (แสง)

E_photon = hf = E_สูง − E_ต่ำ

เมื่อได้ค่าพลังงาน (E_photon) มาแล้ว ก็เอาไปแปลงเป็นความยาวคลื่น (λ) ก็จะได้เป็น “เส้นสเปกตรัม” สีต่าง ๆ ของธาตุนั้นเอง

3. แบบจำลองอะตอมของโบร์ 

อีกหนึ่งหัวข้อที่จะต้องทบทวนในการอ่านสรุปฟิสิกส์อะตอม เพื่อให้น้อง ๆ ได้เข้าใจถึงแบบจำลองอะตอมของโบร์ (Bohr model) ซึ่งถือเป็นหัวใจของฟิสิกส์อะตอมในระดับ A-Level เลยก็ว่าได้ เพราะเป็นจุดเชื่อมต่อระหว่างฟิสิกส์คลาสสิก (ฟิสิกส์ดั้งเดิม) กับฟิสิกส์ควอนตัม

สิ่งที่ต้องจำใน Bohr model (โดยเฉพาะอะตอมไฮโดรเจน) 

1. ระดับพลังงานของอิเล็กตรอนชั้นที่ n :
   E_n = − 13.6 n²  eV
   สูตรนี้ใช้สำหรับอะตอมไฮโดรเจน โดย n = 1, 2, 3, … (เลขควอนตัมหลัก)
2. พลังงานโฟตอนจากการเปลี่ยนระดับ
   ΔE = E_{สุดท้าย} − E_{เริ่มต้น}
   • ถ้าคำนวณออกมาแล้ว ΔE เป็นบวก แสดงว่า ดูดพลังงาน
   • ถ้าคำนวณออกมาแล้ว ΔE เป็นลบ แสดงว่า คายโฟตอน (คายพลังงานออกมา)
3. สูตร Rydberg (สำหรับหาความยาวคลื่น)
   1 λ  =  R ( 1 n₁²  −  1 n₂² )
   สูตรนี้ใช้หา λ ของแสงที่ได้จากการเปลี่ยนระดับพลังงาน โดยน้อง ๆ จะต้องแทนค่า n ต่ำ และ n สูง ให้ถูกตำแหน่ง (ค่าในวงเล็บต้องเป็นบวกเสมอถ้าหาความยาวคลื่น)

ทริคสำหรับทำโจทย์

• อ่านโจทย์ให้ดี ว่าเป็นการกระโดดจากระดับไหนไปไหน (n ต่ำ → สูง หรือกลับกัน)
• วาดรูป “บันไดระดับพลังงาน” เสมอ จะช่วยคิดง่ายมาก โดยให้เขียนเลข n กำกับไว้เลยว่าชั้นไหนพลังงานสูง/ต่ำ
• อย่าคิดคำนวณพลังงานติดลบ ให้สนใจที่ ผลต่างพลังงาน (ΔE) เป็นหลัก เพราะนั่นคือพลังงานของโฟตอนที่เราจะเอาไปใช้ต่อ

4. ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก

ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก (Photoelectric Effect) ถือเป็นตัวอย่างสุดคลาสสิกที่ยืนยันคุณสมบัติความเป็น "อนุภาค" ของแสง และจากสถิติแนวข้อสอบที่ผ่านมานี่คืออีกหนึ่งหัวข้อยอดฮิตที่ออกสอบบ่อยมากเช่นกัน

สมการโฟโตอิเล็กทริกที่ต้องท่องให้ขึ้นใจ

EK_max = hf − W

โดยที่:

• hf = พลังงานโฟตอนแสงที่ตกกระทบ
• Φ หรือ W = ฟังก์ชันงาน (Work Function) คือ "ค่าผ่านทาง" หรือพลังงานขั้นต่ำที่สุดที่ต้องจ่ายเพื่อดึงอิเล็กตรอนให้หลุดจากผิวโลหะ (Φ = hf₀)
• EK_max = พลังงานจลน์สูงสุดของอิเล็กตรอนที่หลุดออกมาได้

ความสัมพันธ์กับศักย์หยุดยั้ง: โจทย์มักจะไม่บอก EK_max มาตรง ๆ แต่จะบอกผ่านตัวแปรที่ชื่อว่า "ความต่างศักย์หยุดยั้ง" (V_s) ซึ่งสัมพันธ์กันตามสูตร:

EK_max = eV_s

คอนเซปต์ที่ต้องเข้าใจเพื่อไม่ให้หลงทาง 

1. ความถี่ตัดเริ่ม (f₀) : ถ้าแสงที่ส่องมามีความถี่ f < f₀ (พลังงานน้อยกว่าค่าผ่านทาง) จะไม่เกิดโฟโตอิเล็กตรอนเลย ต่อให้เพิ่มความเข้มแสงให้สว่างแค่ไหน อิเล็กตรอนก็ไม่ออก
2. ผลของ “ความถี่” (สีของแสง)
   • เพิ่มความถี่ (สูงขึ้น) → พลังงานแสงเยอะขึ้น → อิเล็กตรอนหลุดออกมาแรงขึ้น → EK_max และ V_s เพิ่มขึ้น
3. ผลของ “ความเข้มแสง” (ความสว่าง)
   • เพิ่มความเข้มแสง → จำนวนเม็ดโฟตอนเยอะขึ้น → ชนโดนอิเล็กตรอนหลายตัวขึ้น → อิเล็กตรอนหลุดออกมาเยอะขึ้น → กระแสไฟฟ้าโฟโตอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้น
   • แต่ EK_max และ V_s เท่าเดิม (เพราะพลังงานต่อ 1 เม็ดโฟตอนเท่าเดิม)

กราฟที่ชอบออกสอบ

• กราฟ EK_max vs f จะเป็นเส้นตรง ความชันเท่ากับค่าคงที่แพลงก์ (h) เสมอ และจุดตัดแกน X คือ f₀
• กราฟกระแส vs ศักย์ไฟฟ้า : น้อง ๆ จะต้องดูให้ออกว่าเส้นไหนความเข้มสูงกว่า (ดูที่ความสูงกราฟช่วงราบ) และเส้นไหนความถี่สูงกว่า (ดูที่จุดตัดแกน V หรือ V_s)

5. ความยาวคลื่นเดอบรอยล์

หัวข้อสุดท้ายของการสรุปฟิสิกส์อะตอมที่จะมาอธิบายในบทความนี้คือ De Broglie Wavelength ซึ่งมีแนวคิดคือ "ในเมื่อคลื่นเป็นอนุภาคได้ (จากเรื่องโฟโตอิเล็กทริก) แล้วอนุภาคจะเป็นคลื่นบ้างได้ไหม ?" คำตอบคือ ได้ เพราะอนุภาคทุกชนิดที่มีโมเมนตัมจะมีคุณสมบัติเป็นคลื่นได้

สมการหลักที่ต้องจำ

λ = h p  =  h mv

โดย:

• λ = ความยาวคลื่นเดอบรอยล์
• p = โมเมนตัม (mv)

กรณีเร่งอนุภาคด้วยความต่างศักย์ V : บ่อยครั้งโจทย์จะบอกว่าเร่งอิเล็กตรอนด้วยความต่างศักย์ V เราสามารถหาสูตรความยาวคลื่นได้เป็น

λ = h √(2mE_k)  =  h √(2meV)

ตัวอย่างข้อสอบฟิสิกส์อะตอม A-Level ทำความเข้าใจจากโจทย์จริง

หลังจากที่น้อง ๆ ได้อ่านสรุปฟิสิกส์อะตอมทั้งในส่วนเนื้อหาและสูตรสำคัญกันไปแล้ว คราวนี้เรามาลอง “ลับคม” ด้วยการตะลุยโจทย์จริงกันบ้างดีกว่า พี่ ๆ ได้คัดแนวข้อสอบ A-Level มาฝาก 2 ข้อ เรามาลองแกะรอยวิธีคิดไปพร้อมกันเลย

ข้อที่ 1

จากรูป ตัวอย่างข้อสอบฟิสิกส์อะตอมข้อหนึ่งวัดความเข้าใจเรื่อง แบบจำลองอะตอมของโบร์ โดยเฉพาะเรื่องรัศมีวงโคจร (R_n) โดยโจทย์ถามว่าสถานะกระตุ้นที่สองมีรัศมีเป็น a แล้วสถานะพื้นจะมีรัศมีเท่าไร ?

ทำไมถึงตัวอย่างข้อสอบฟิสิกส์อะตอมข้อนี้ถึงตอบข้อ 5 a 9 มาดูวิธีคิดกัน:

1. หัวใจสำคัญของข้อนี้คือการแปลงคำพูดให้เป็นตัวเลข (n) ให้ถูกต้อง
   • สถานะพื้น (Ground State) : คือต่ำสุด → n = 1
   • สถานะกระตุ้นที่ 1 (1st Excited State) : อิเล็กตรอนถูกยกขึ้นมา 1 ชั้น → n = 2
   • สถานะกระตุ้นที่ 2 (2nd Excited State) : อิเล็กตรอนถูกยกขึ้นมา 2 ชั้น → n = 3
2. ตั้งสมการรัศมี จากสูตร R_n ∝ n² (รัศมีแปรผันตรงกับเลขชั้นยกกำลังสอง) หรือเขียนเต็ม ๆ ว่า
   R_n = R₁n²
3. แทนค่าหาคำตอบ
   • โจทย์บอกว่าสถานะกระตุ้นที่สอง (n = 3) รัศมีเท่ากับ a
   • แทนค่าลงไป: a = R₁(3)²
   • จะได้ a = 9R₁
   • โจทย์ถามหา “สถานะพื้น” ซึ่งก็คือค่า R₁ นั่นเอง
   • ย้ายข้างสมการจะได้คำตอบทันที R₁ ≈ a 9

ข้อที่ 2

จากรูป ตัวอย่างข้อสอบฟิสิกส์อะตอมข้อนี้เป็นโจทย์เรื่อง ทวิภาคของคลื่นและอนุภาค โดยโจทย์ไม่ได้ให้ตัวเลขมาตรง ๆ แต่ให้มาเป็นตัวแปร (m, K, λ) เพื่อวัดว่าเราเข้าใจความสัมพันธ์ของสูตรแค่ไหน และคำถามของโจทย์คือ ถ้าพลังงานจลน์เพิ่มขึ้นจาก K เป็น 3K ความยาวคลื่นเดอบรอยล์จะเปลี่ยนเท่าไร ?

ทำไมตัวอย่างข้อสอบฟิสิกส์อะตอมข้อนี้ถึงตอบข้อ 5 ( λ √3 ) มาดูวิธีคิดกัน

1. หาสูตรที่เชื่อมโยงกัน

   เราเริ่มจากสูตรเดอบรอยล์ λ = h p แต่โจทย์ให้พลังงานจลน์ (E_k หรือ K) จึงต้องแปลงโมเมนตัม p ให้อยู่ในรูปพลังงาน

   จากความสัมพันธ์ E_k = p² 2m จะได้ว่า p = √(2mE_k)

   ดังนั้นสูตรที่ใช้บ่อยคือ

   λ = h √(2mE_k)

2. วิเคราะห์ความสัมพันธ์

   จากสูตรจะเห็นว่า λ (ความยาวคลื่น) แปรผกผันกับรากที่สองของ E_k (พลังงานจลน์)

   λ ∝ 1 √E_k

3. เทียบอัตราส่วน (Ratio Method)

   วิธีนี้เร็วที่สุด ไม่ต้องแทนค่าตัวเลขให้เสียเวลา

   • ตั้งสมการเทียบก่อนหลัง (λ₂ กับ λ₁)
   • λ₂ / λ₁ = √( E_k1 E_k2 )
   • แทนค่า E_k1 = K และ E_k2 = 3K
   • จะได้ λ₂ / λ₁ = √( K 3K )
   • ตัดตัว K ทิ้ง จะเหลือ 1 √3
   • ย้ายข้าง λ จะได้คำตอบสุดท้ายว่า λ₂ = λ √3

ฟิสิกส์อะตอมจะเข้าใจง่ายขึ้นเยอะ ถ้าน้อง ๆ มีพื้นฐานฟิสิกส์แน่นและมองภาพรวมของบทต่าง ๆ ได้อย่างถูกต้อง ซึ่งเป็นทักษะสำคัญสำหรับการทำข้อสอบ A-Level 69 แบบจับเวลา ถ้าน้อง ๆ รู้สึกว่าบางเรื่องยังไม่แม่น หรืออยากมีพี่ ๆ มาช่วยสรุปฟิสิกส์อะตอมแบบ Step-by-step อธิบายให้เห็นภาพ พร้อมตะลุยโจทย์ที่ออกสอบจริง อาจลองเริ่มต้นกับคอร์สเรียนฟิสิกส์ของ Applied Physics โดยที่นี่เน้นสอนแบบเข้าใจจริง ไม่ใช่แค่ท่องสูตร พร้อมเทคนิคคิดเร็ว ทำโจทย์ไว และสรุปเรื่องยากให้กลายเป็นเรื่องที่จำง่ายกว่าเดิม น้อง ๆ สามารถเลือกได้ทั้งแบบเรียนสดและเรียนออนไลน์ผ่านแอป AP Classroom ที่จัดเวลาเรียนได้ตามสะดวก 

สอบถามรายละเอียดคอร์สเรียนเพิ่มเติมได้ที่

โทร: 02-3060867, 02-3060868, 02-3060869, 085-4925599 

LINE: @appliedphysics  (มี @ ด้วยนะ)

ข้อมูลอ้างอิง

• โครงสร้างข้อสอบและตัวอย่างข้อสอบ. สืบค้นเมื่อวันที่ 20 พฤศจิกายน 2568 จาก https://www.mytcas.com/blueprint/a-level-64-phy/