粵教版高三復(fù)習(xí)3-5復(fù)習(xí)原子物理

1、 原子物理原子物理原子的結(jié)構(gòu)原子核天然放射線射線: 粒子流。粒子就是氦原子核,貫穿本領(lǐng)小,電離作用強(qiáng)。射線:高速電子流。粒子就是電子，貫穿本領(lǐng)強(qiáng)，電離作用弱。射線:波長(zhǎng)極短的電磁波。貫穿本領(lǐng)很強(qiáng)，電離作用很小。湯姆生原子模型湯姆生原子模型a粒子散射實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是：絕大多數(shù)a粒子穿過(guò)金箔后仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)，少數(shù)a粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)a粒子偏轉(zhuǎn)角超過(guò)了90，極個(gè)別的甚至被彈回，偏轉(zhuǎn)角幾乎是180原子核的衰變 指原子核由于放出某種粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓０胨テ?指放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變需要的時(shí)間。盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型 在原子的中心有一個(gè)很小的核叫原子核，原子核

2、集中了原子的全部正電荷和幾乎全部的質(zhì)量，帶負(fù)電的電子在核外繞核旋轉(zhuǎn)。玻爾理論1、原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，這些狀態(tài)稱為定態(tài)。2、原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，輻射(或吸收)一定頻率的光子。光子的能量 hv=E初E終。(各定態(tài)的能量值叫能級(jí)。)3、原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同半徑圓軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)。能量不連續(xù)，故可能的電子軌道也不連續(xù)。核能利用核能利用l重核裂變?nèi)纾?一個(gè)鈾核裂變時(shí)，放出的幾個(gè)中子如能再引起其他鈾核裂變，就可以使裂變不斷地進(jìn)行下去，這稱為鏈?zhǔn)椒磻?yīng)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。（核反應(yīng)堆、核電站）l輕核聚變?nèi)纾海ㄐ鑾装偃f(wàn)度高溫條件），利用上述反應(yīng)，均可釋放出巨大的核能。為熱核反應(yīng)熱

3、核反應(yīng)人工核轉(zhuǎn)變（核反應(yīng)） 發(fā)現(xiàn)質(zhì)子 發(fā)現(xiàn)中子 質(zhì)能方程：E=mc2；E=mc2原子核的組成 原子核由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子與中子統(tǒng)稱核子。具有相同質(zhì)子數(shù)和不同中子數(shù)的原子之間，互稱同位素。核力 指把各種核子緊緊地約束在原子核里的力。核能 指原子核轉(zhuǎn)變中釋放(或吸收)的能量。質(zhì)能方向 E=mc2,指出物體具有的能量和它的質(zhì)量之間的關(guān)系。由質(zhì)能方程可以根據(jù)原子核轉(zhuǎn)變中發(fā)生的質(zhì)量虧損m，計(jì)算出所能釋放的核能E(mC2)。原子的結(jié)構(gòu)原子的結(jié)構(gòu) 在湯姆生的原子模型中，原子是一個(gè)球體；正在湯姆生的原子模型中，原子是一個(gè)球體；正電核均勻分布在整個(gè)球內(nèi)，而電子都象布丁中的葡電核均勻分布在整個(gè)球內(nèi)，而電子都象布

4、丁中的葡萄干那樣鑲嵌在內(nèi)。萄干那樣鑲嵌在內(nèi)。結(jié)論結(jié)論：確認(rèn)了：確認(rèn)了電子電子的存在，電子是構(gòu)成物質(zhì)的基的存在，電子是構(gòu)成物質(zhì)的基本粒子本粒子，是比原子更小的粒子，原子是可以再分是比原子更小的粒子，原子是可以再分的。的。1.1.粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果絕大多數(shù)絕大多數(shù)粒子仍然沿原方向前進(jìn)粒子仍然沿原方向前進(jìn)少數(shù)少數(shù)粒子發(fā)生較大的偏轉(zhuǎn)粒子發(fā)生較大的偏轉(zhuǎn)個(gè)別個(gè)別粒子偏角超過(guò)粒子偏角超過(guò)9090, ,甚至達(dá)甚至達(dá)180 180 2.2.原子核式結(jié)構(gòu)原子核式結(jié)構(gòu)在原子中心有在原子中心有很小很小的核的核( (稱為原子核稱為原子核) )， 核外有電子繞核高速旋轉(zhuǎn)。核外有電子繞核高速旋轉(zhuǎn)。原子的原

5、子的全部全部正電荷和正電荷和幾乎全部幾乎全部質(zhì)量都集中在質(zhì)量都集中在 原子核里。原子核里。電子的質(zhì)量很小，帶負(fù)電荷。電子的質(zhì)量很小，帶負(fù)電荷。3.3.原子核的大?。涸雍说拇笮。涸影霃綌?shù)量級(jí)為原子半徑數(shù)量級(jí)為10101010m, m, 原子核大小數(shù)量級(jí)為原子核大小數(shù)量級(jí)為10101414m m盧瑟福 粒子散射實(shí)驗(yàn)玻爾的原子能級(jí)結(jié)構(gòu)假說(shuō)玻爾的原子能級(jí)結(jié)構(gòu)假說(shuō)19131913年玻爾提出了自己年玻爾提出了自己的原子結(jié)構(gòu)假說(shuō)的原子結(jié)構(gòu)假說(shuō)1、定態(tài)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量、定態(tài)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，狀態(tài)，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的， 電子雖然電子雖然繞核

6、高速旋轉(zhuǎn)，但并不向外輻射能量，這種狀繞核高速旋轉(zhuǎn)，但并不向外輻射能量，這種狀態(tài)叫定態(tài)。態(tài)叫定態(tài)。2、躍遷：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，、躍遷：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定，即兩種定態(tài)的能量差決定，即其中其中Em為躍遷前的能級(jí)，為躍遷前的能級(jí)，En為躍遷后的能級(jí)為躍遷后的能級(jí)nmEEh（1 1）能級(jí)公式）能級(jí)公式En=E1/ n2 = -13.6/n2 ( eV)玻爾理論的幾個(gè)重要推論玻爾理論的幾個(gè)重要推論（2 2）躍遷公式）躍遷公式 h=Eh=E2 2-E-E1 1（3 3）半徑

7、公式）半徑公式rn= n2 r1=0.5310-10 n2 (m)跟衛(wèi)星繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的情況相似。跟衛(wèi)星繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的情況相似。吸吸收收能能量量放放出出能能量量氫原子能級(jí)結(jié)構(gòu)氫原子能級(jí)結(jié)構(gòu)-3.4eV-1.51eV-0.85eV-0.54eV0 eV-13.6eV 氫原子核外只有一個(gè)電子，這個(gè)電子在某個(gè)時(shí)刻只氫原子核外只有一個(gè)電子，這個(gè)電子在某個(gè)時(shí)刻只能處在某一個(gè)可能的軌道上，在某段時(shí)間內(nèi)，由某能處在某一個(gè)可能的軌道上，在某段時(shí)間內(nèi)，由某一軌道躍遷到另一個(gè)軌道時(shí)，可能的情況只有一種，一軌道躍遷到另一個(gè)軌道時(shí)，可能的情況只有一種，但是如果容器中盛有大量的氫原子，這些原子的核但是如果容器中盛有大量的氫原

8、子，這些原子的核外電子躍遷時(shí)就會(huì)有各種情況出現(xiàn)外電子躍遷時(shí)就會(huì)有各種情況出現(xiàn) 說(shuō)明: 一群原子和一個(gè)原子的躍遷問(wèn)題 一群氫原子處于量子數(shù)為一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí)，可能輻射出的光的激發(fā)態(tài)時(shí)，可能輻射出的光譜線條數(shù)為譜線條數(shù)為 ，一個(gè)氫原子處于量子數(shù)，一個(gè)氫原子處于量子數(shù)n為的激發(fā)態(tài)時(shí)，為的激發(fā)態(tài)時(shí)，最多可能輻射出的光譜線條數(shù)為最多可能輻射出的光譜線條數(shù)為 。(1)2n n1n注意：注意：原子的能量一般指電勢(shì)能與動(dòng)能之和原子的能量一般指電勢(shì)能與動(dòng)能之和 即：即：En=(EP+EK) 0電子吸收到的能量恰好等于當(dāng)時(shí)能量的絕電子吸收到的能量恰好等于當(dāng)時(shí)能量的絕對(duì)值時(shí)對(duì)值時(shí),電子恰好被電離。

9、恰好電離后電子恰好被電離。恰好電離后En=0、 EP=0、 EK=0電子吸收到的能量大于當(dāng)時(shí)能量的絕對(duì)值時(shí)，電子吸收到的能量大于當(dāng)時(shí)能量的絕對(duì)值時(shí)，電子被電離，電離后電子被電離，電離后E0、 EP=0、 EK0電子吸收能量的形式一般有兩種電子吸收能量的形式一般有兩種吸收合適頻率光子的能量（可能全吸收吸收合適頻率光子的能量（可能全吸收或全不吸收）或全不吸收）電子與其它粒子碰撞時(shí)吸收能量（全吸電子與其它粒子碰撞時(shí)吸收能量（全吸收或部分吸收）收或部分吸收）光電效應(yīng)的光電效應(yīng)的4條基本規(guī)律條基本規(guī)律1.產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件：產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件：任何一種金屬，都存在任何一種金屬，都存在極限頻率極限頻率0，

10、只有當(dāng)入射光頻，只有當(dāng)入射光頻率率0時(shí)，才能發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，才能發(fā)生光電效應(yīng).2.光電子的最大初動(dòng)能：光電子的最大初動(dòng)能：光電子的光電子的最大初動(dòng)能最大初動(dòng)能Ekm與入射光強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨入與入射光強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增大射光頻率的增大而增大 .3.光電效應(yīng)的發(fā)生時(shí)間：幾乎是瞬時(shí)發(fā)生的光電效應(yīng)的發(fā)生時(shí)間：幾乎是瞬時(shí)發(fā)生的 4.光電流強(qiáng)度的決定因素：當(dāng)入射光頻率光電流強(qiáng)度的決定因素：當(dāng)入射光頻率0時(shí)，光電時(shí)，光電流隨入射光強(qiáng)度的增大而增大流隨入射光強(qiáng)度的增大而增大.光電方程光電方程 光子說(shuō)對(duì)光電效應(yīng)的解釋：光子說(shuō)對(duì)光電效應(yīng)的解釋： 在光電效應(yīng)中，入射光的能量等于出射的光電在光電效應(yīng)中，

11、入射光的能量等于出射的光電子的最大初動(dòng)能與逸出功之和：子的最大初動(dòng)能與逸出功之和： 即：即： 或或 這叫愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程，簡(jiǎn)稱光電方程這叫愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程，簡(jiǎn)稱光電方程 使金屬表面的電子能掙脫原子核的引力而逸出使金屬表面的電子能掙脫原子核的引力而逸出成為光電子所需做的功叫逸出功成為光電子所需做的功叫逸出功WhEkmWEhkm0hW 1、遏止電壓與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)。、遏止電壓與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)。2、入射光的頻率越大，遏止電壓越大，即光電子、入射光的頻率越大，遏止電壓越大，即光電子的最大初動(dòng)能越大。的最大初動(dòng)能越大。原子核原子核 1896年，法國(guó)科學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了年，法國(guó)科學(xué)家貝克勒爾發(fā)

12、現(xiàn)了鈾的放射性現(xiàn)象。鈾的放射性現(xiàn)象。天然放射現(xiàn)象：天然放射現(xiàn)象：某些物質(zhì)自發(fā)地放射出看不見(jiàn)的射線的現(xiàn)象。某些物質(zhì)自發(fā)地放射出看不見(jiàn)的射線的現(xiàn)象。天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)說(shuō)明原子核具有天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)說(shuō)明原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)復(fù)雜結(jié)構(gòu) 一、天然放射現(xiàn)象一、天然放射現(xiàn)象帶電帶電量量質(zhì)質(zhì)量量數(shù)數(shù)符號(hào)符號(hào)電離電離性性穿透性穿透性實(shí)實(shí) 質(zhì)質(zhì)來(lái)來(lái) 源源射射線線+2e4很強(qiáng)很強(qiáng)很?。ㄒ缓苄。ㄒ粡埰胀垼埰胀垼└咚俚母咚俚暮ず肆骱ず肆鳎?.1c）兩個(gè)中子和兩兩個(gè)中子和兩個(gè)質(zhì)子結(jié)合成個(gè)質(zhì)子結(jié)合成團(tuán)從原子核中團(tuán)從原子核中放出放出射射線線-e0弱弱很強(qiáng)（幾很強(qiáng)（幾毫米鋁板）毫米鋁板）高速的高速的電子流電子流（c）原子核

13、中的中原子核中的中子轉(zhuǎn)換成質(zhì)子子轉(zhuǎn)換成質(zhì)子時(shí)從原子核中時(shí)從原子核中放出放出射射線線00很小很小更強(qiáng)（幾更強(qiáng)（幾厘米鉛板）厘米鉛板）波長(zhǎng)極波長(zhǎng)極短的電短的電磁波磁波原子核受激原子核受激發(fā)產(chǎn)生的發(fā)產(chǎn)生的e01He42二、種射線的性質(zhì)和實(shí)質(zhì)二、種射線的性質(zhì)和實(shí)質(zhì)三三. .衰變衰變?cè)雍朔懦錾渚€后變成新的原子核原子核放出射線后變成新的原子核1. 1. 衰變規(guī)律衰變規(guī)律衰變衰變HeYXAZAZ4242質(zhì)量數(shù)質(zhì)量數(shù)-4,-4,電荷數(shù)電荷數(shù)-2 -2 衰變衰變eYXAZAZ011質(zhì)量數(shù)不變質(zhì)量數(shù)不變, ,電荷數(shù)電荷數(shù)+1 +1 原子核衰變時(shí)電荷數(shù)和質(zhì)量都守恒。原子核衰變時(shí)電荷數(shù)和質(zhì)量都守恒。2.2.半衰期半

14、衰期 T T：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變 所需的時(shí)間。所需的時(shí)間。 半衰期只與元素本身有關(guān)半衰期只與元素本身有關(guān), ,與所處的物理、化學(xué)與所處的物理、化學(xué)狀態(tài)及周圍環(huán)境、溫度等都無(wú)關(guān)。狀態(tài)及周圍環(huán)境、溫度等都無(wú)關(guān)。TtNN)21(0Ttmm)21(0 寫核反應(yīng)方程應(yīng)注意幾點(diǎn)寫核反應(yīng)方程應(yīng)注意幾點(diǎn)1.1.必須遵守電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒必須遵守電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒( (質(zhì)量不守恒質(zhì)量不守恒) )，有些需要加上能量。有些需要加上能量。2.2.核反應(yīng)方程中的箭頭表示核反應(yīng)方向，不能寫成核反應(yīng)方程中的箭頭表示核反應(yīng)方向，不能寫成等號(hào)。等號(hào)。3.3.先將已知原子核和

15、粒子的符號(hào)填上，再根據(jù)質(zhì)量先將已知原子核和粒子的符號(hào)填上，再根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒計(jì)算出未知核的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)，數(shù)和電荷數(shù)守恒計(jì)算出未知核的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)，確定是哪種元素，填上符號(hào)。確定是哪種元素，填上符號(hào)。 四、核反應(yīng)：四、核反應(yīng)：利用天然放射性天然放射性的或利用人工加速人工加速的粒子粒子去轟轟擊擊原子核原子核，以產(chǎn)生新的原子核，這個(gè)過(guò)程叫做核反應(yīng)。 1、質(zhì)量虧損：組成核的核子總質(zhì)量和、質(zhì)量虧損：組成核的核子總質(zhì)量和 原子核的質(zhì)量之差原子核的質(zhì)量之差m 2、質(zhì)能方程：、質(zhì)能方程：Em c2 E m c23、1 u = 931.5 MeV4.核子在結(jié)合成原子核時(shí)，質(zhì)量有虧損，核子在結(jié)合成原子核

16、時(shí)，質(zhì)量有虧損， 要放出能量。要放出能量。反之，原子核分解成核子時(shí)要吸收能量。反之，原子核分解成核子時(shí)要吸收能量。五、核能五、核能 1 1、重核的裂變：重核俘獲一個(gè)中子后分裂為幾個(gè)中、重核的裂變：重核俘獲一個(gè)中子后分裂為幾個(gè)中等質(zhì)量的核的反應(yīng)過(guò)程等質(zhì)量的核的反應(yīng)過(guò)程. . 在裂變的同時(shí)要放出幾個(gè)中子在裂變的同時(shí)要放出幾個(gè)中子和大量的核能。和大量的核能。MeVnKrBanU6 .2001 10 09 92 23 36 61 14 41 15 56 61 10 02 23 35 59 92 2+ +3 3+ + + 2 2、輕核的聚變：某些輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的、輕核的聚變：某些輕核結(jié)合成質(zhì)量較

17、大的核的 核反應(yīng)過(guò)程，同時(shí)放出大量的核能。核反應(yīng)過(guò)程，同時(shí)放出大量的核能。MeVnHeHH6.1710422131六、裂變和聚變六、裂變和聚變?cè)雍嗽酱?，它的結(jié)合能越高。因此，有意義的是原子核越大，它的結(jié)合能越高。因此，有意義的是它的結(jié)合能與核子數(shù)之比，稱作它的結(jié)合能與核子數(shù)之比，稱作比結(jié)合能比結(jié)合能，也叫，也叫平均平均結(jié)合能結(jié)合能。比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越。比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定。牢固，原子核越穩(wěn)定。比結(jié)合能比結(jié)合能中等大小的核的比中等大小的核的比結(jié)合能最大（平均結(jié)合能最大（平均每個(gè)核子的質(zhì)量虧每個(gè)核子的質(zhì)量虧損最大）。損最大）。核反應(yīng)可以釋放出能量核反應(yīng)可以釋放出能量核子的平均質(zhì)量核子的平均質(zhì)量ZDEFFeCBOA裂變和聚變 重重核核的的裂裂變變 重重核核俘俘獲獲一一個(gè)個(gè)中中子子后后分分裂裂為為幾幾個(gè)個(gè)中中等等質(zhì)質(zhì)量量的的核核的的反反