（精選）科才教育提供高中物理原子的組成核能知識(shí)點(diǎn)

1、原子物理n 原子結(jié)構(gòu) 一、原子的核式結(jié)構(gòu)n 1.實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)：用粒子轟擊金箔，結(jié)果大多n 數(shù)粒子穿過(guò)金箔后沿原方向前進(jìn)，少數(shù)粒子n 發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)粒子偏轉(zhuǎn)角度超過(guò)n 90°，有的甚至被彈回.該實(shí)驗(yàn)就是粒子散射實(shí)n 驗(yàn).n 2.結(jié)論：在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫做原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外空間繞著核旋轉(zhuǎn).n 原子核所帶的正電荷數(shù)等于核外電子數(shù)，所以整個(gè)原子是中性的，電子繞核運(yùn)動(dòng)的向心力就是核對(duì)它的庫(kù)侖力.n 3.原子和原子核的大?。涸拥拇笮?shù)量級(jí)大約是10-10m，原子核的大小數(shù)量級(jí)在10-1510-14m之間.n 二、玻爾的量

2、子化模型n 1.盧瑟福核式結(jié)構(gòu)與經(jīng)典電磁理論的矛盾：n （1）經(jīng)典電磁理論對(duì)原子核式結(jié)構(gòu)的解釋中認(rèn)為，原子是不穩(wěn)定的，電子繞核旋轉(zhuǎn)，并不斷向外輻射電磁波，因此電子的能量不斷衰減，最終電子隕落到原子核上；事實(shí)上原子是穩(wěn)定的.n （2）經(jīng)典電磁理論認(rèn)為原子發(fā)射的光譜，由于原子能量逐漸衰減，因此其輻射的電磁波的頻率應(yīng)當(dāng)是連續(xù)的；事實(shí)上原子發(fā)生產(chǎn)生的光譜是不連續(xù)的.n 2.玻爾理論.n (1)三個(gè)假設(shè)：n 定態(tài)假設(shè)原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然做加速運(yùn)動(dòng)，但不向外輻射能量. n 躍遷假設(shè)原子從一種定態(tài)（設(shè)能量n 為E初）躍遷到另一種定態(tài)（設(shè)能量為E終）時(shí)，n

3、它輻射（或吸收）一定頻率的光子，光子的能n 量由這兩種定態(tài)的能量差決定，即hn=E初-E終。n 軌道量子化假設(shè)原子的不同能量狀n 態(tài)跟電子沿不同的圓形軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)，n 原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道n 的分布也是不連續(xù)的.n (2)兩個(gè)公式：（了解）n 能級(jí)公式：原子各定態(tài)的能量叫做原子的能級(jí)，對(duì)于氫原子，其能級(jí)公式為：n En=E1/n2(n=1、2、3)n 軌道公式：rn=n2r1(n=1、2、3)n n為量子數(shù)，只能取正整數(shù)，En是半徑為rn的軌道的能量值，它等于核外電子在該軌道上運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)動(dòng)能和原子的電勢(shì)能總和，若規(guī)定無(wú)限遠(yuǎn)處為零電勢(shì)點(diǎn)，則E1=-13.6eV.n 注意：量

4、子數(shù)n=1定態(tài)，又叫基態(tài)，能n 量值最小，電子動(dòng)能最大，電勢(shì)最??；量子n 數(shù)越大，能量值越大，電子動(dòng)能越小，電勢(shì)n 能越大.練習(xí)1.原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)是根據(jù)以下哪個(gè)實(shí)驗(yàn)或現(xiàn)象提出來(lái)的（ ）A.光電效應(yīng) B.氫原子光譜實(shí)驗(yàn)C.粒子散射實(shí)驗(yàn) D.天然放射現(xiàn)象2.盧瑟福提出的原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)的根據(jù)是在粒子散射實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)粒子（ ）A.全部穿過(guò)或發(fā)生很小的偏轉(zhuǎn)B.全部發(fā)生很大的偏轉(zhuǎn)C.絕大多數(shù)穿過(guò)金箔后前進(jìn)方向幾乎不變，只有少數(shù)發(fā)生很大偏轉(zhuǎn)D.絕大多數(shù)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，甚至被彈回 3.玻爾在他的原子模型中所做的假設(shè)有( )A.原子處于稱(chēng)為定態(tài)的能量狀態(tài)時(shí)，雖然電子做加速運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量B.原子的不同能

5、量狀態(tài)與電子沿不同的圓軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)，而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的C.電子從一個(gè)軌道躍遷到另一個(gè)軌道時(shí)，輻射（或吸收）一定頻率的光子D.電子躍遷時(shí)輻射的光子的頻率等于電子繞核運(yùn)轉(zhuǎn)的頻率 【例1】在粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有少數(shù)粒子發(fā)生了較大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是（A）A.原子的全部正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在原子中心一個(gè)很小的核上B.正電荷在原子中是均勻分布的C.原子中存在著帶負(fù)電的電子D.原子只處在一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中 【解析】粒子散射實(shí)驗(yàn)的意義，在于它是原子的核式結(jié)構(gòu)理論建立的基礎(chǔ). 答案為A.【例2】處于基態(tài)的氫原子在某單色光的照射下，只能發(fā)出頻率為n1、n2、n3的三種光，且n1 n2

6、n3，則該照射光的光子能量（C） A.hn1 ； B.hn2 ； C.hn3； D.h(n1 +n2 +n3)；【解析】根據(jù)玻爾理論，當(dāng)處于基態(tài)的氫原子受到某單色光照射時(shí)，氫原子應(yīng)吸收一個(gè)光子的能量h，從基態(tài)跳遷到某一定態(tài)，如果處于該定態(tài)的氫原子向較低定態(tài)躍遷只能發(fā)出頻率為n1、n2、n3的三種光，則該定態(tài)一定為第三能級(jí)，再由三種光的頻率的大小和氫原子能級(jí)關(guān)系，當(dāng)有hn1hn2hn3 ，而且有（hn1+hn2）=hn3，而hn3為照射光的光子能量，也為基態(tài)與第三能級(jí)間的能量差，故本題答案為C.【例3】估算運(yùn)動(dòng)員跑步時(shí)的德布羅意波的波長(zhǎng)，說(shuō)明為什么我們觀察不到運(yùn)動(dòng)員的波動(dòng)性【解析】設(shè)運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量

7、為60kg，該運(yùn)動(dòng)員跑步時(shí)速度為10m/s，則其德布羅意波的波長(zhǎng)：l=h/mv=6.63×10-34/(60×10)=1.1×10-36m；由計(jì)算結(jié)果可知，其波長(zhǎng)太小，幾乎觀察不到.所以觀察不到宏觀的物體的波動(dòng)性.【解題回顧】觀察下列宏觀物體的波動(dòng)性，是因?yàn)?，波長(zhǎng)大小，而微觀粒子的德布羅意波長(zhǎng)較大，就較容量觀察到其波動(dòng)性. 【例4】粒子散射實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)粒子最接近原子核時(shí)，粒子符合下列的情況是（AD）A.動(dòng)能最小B.勢(shì)能最小C.粒子與金原子核組成的系統(tǒng)的能量最小D.所受原子核的斥力最大 【解析】該題所考查的是原子的核式結(jié)構(gòu)、動(dòng)能、電勢(shì)能、庫(kù)侖定律及能量守恒等知識(shí)點(diǎn).粒子在接近金原子核的過(guò)程中，要克服庫(kù)侖斥力做功，動(dòng)能減