原子和原子核復(fù)習(xí)分解課件(PPT 23頁)

1、原子和原子核復(fù)習(xí)第1頁，共23頁。一、認(rèn)識原子結(jié)構(gòu)湯姆生 -對陰極射線進(jìn)行實驗研究 -陰極射線是帶負(fù)電的粒子-電子（一）、電子的發(fā)現(xiàn)（二）、電子發(fā)現(xiàn)的意義 電子的發(fā)現(xiàn)，是物理學(xué)史上重要事件，人們認(rèn)識到原子不是組成物質(zhì)的最小微粒，原子也有結(jié)構(gòu)-原子具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)原子具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)（三）、原子的結(jié)構(gòu)模型棗糕模型核式結(jié)構(gòu)模型玻爾模型發(fā)展過程提出湯姆生 盧瑟福 師生玻爾師生解釋現(xiàn)象得到電子散射實驗氫光譜及氫發(fā)光第2頁，共23頁。1、棗糕模型正電荷電子2、原子的核式結(jié)構(gòu)-粒子散射實驗 實驗現(xiàn)象 A、絕大多數(shù)粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進(jìn)。 B、少數(shù)粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)。 C、極少數(shù)的粒子偏轉(zhuǎn)角超過了90，

2、甚至達(dá)到180。第3頁，共23頁。對粒子散射實驗進(jìn)行分析，盧瑟福提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型： 在原子的中心有一個很小的核，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里繞著核旋轉(zhuǎn)。原子、原子核直徑：原子直徑：1010m原子核直徑：1015第4頁，共23頁。例、在粒子散射實驗中,當(dāng)粒子被重核散射時，如圖所示的運(yùn)動軌跡哪些是不可能存在的第5頁，共23頁。盧瑟福學(xué)生，丹麥物理學(xué)家，1922年獲諾貝爾物理學(xué)獎 定態(tài)：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，電子雖然繞核運(yùn)動，但并不輻射能量。躍遷：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，它吸收或放出一定

3、頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能級差決定 h=EmEn3、玻爾原子理論軌道：原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同的圓形軌道繞核運(yùn)動相對應(yīng)，原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的。氫原子的對應(yīng)關(guān)系： rn=n2r1，En=E1/n2第6頁，共23頁。能級：原子核外電子軌道的不連續(xù)對應(yīng)原子的能量也不連續(xù)，這些能量值叫做能級?；鶓B(tài)：能量的最低值激發(fā)態(tài)：除基態(tài)以外的其它狀態(tài)氫原子能級圖和軌道半徑E1=13.6ev能級：En=E1/n2軌道半徑：r1=0.531010mrn=n2r1n=1、2、3稱為量子數(shù)原子的能量是指電子在定態(tài)（軌道）上運(yùn)動的動能和系統(tǒng)的電勢能。規(guī)律半徑越大，動能越少，

4、電勢能越大，總能量越大第7頁，共23頁。氫原子的能級圖-0.851234n5-3.40-1.51-0.540En/eV-13.6氫原子的能級第8頁，共23頁。躍遷的條件原子從低能級向高能級躍遷所吸收的光子能量必為： h=EmEn-不能滿足此式就不躍遷注意：電離不受上述條件限制，只要光子能量大于等于原子的初始能級值就會發(fā)生電離。電離后的電子動能：EK= hEn當(dāng)實物粒子與原子作用使原子激發(fā)或電離時，原子所吸收的能量為實物粒子的全部或部分動能。當(dāng)實物粒子的動能大于或等于兩能級差就可能使原子受激發(fā)躍遷；大于或等于某能級值就可能使原子電離。重點(diǎn)注意第9頁，共23頁。原子光譜原子躍遷要放出光子，光子能量

5、h=EmEn原子能級的不連續(xù)可得原子光譜不連續(xù)原子從高能級向低能級躍遷可產(chǎn)生的光子數(shù)為：一群原子（6）玻爾理論的成功與局限性 由于引進(jìn)量子理論（軌道量子化和能量量子化），玻爾理論成功地解釋了氫光譜的規(guī)律。但由于它保留了過多的經(jīng)典物理理論（牛頓第二定律、向心力、庫侖力等），所以在解釋其他原子的光譜上都遇到很大的困難。 第10頁，共23頁。思考：氫原子的核外電子從距核較近的軌道躍遷到距核較遠(yuǎn)的軌道過程中 ( ) A原子要吸收光子，電子的動能增大，原子的電勢能增大，原子的能量增大 B原子要放出光子，電子的動能減小，原子的電勢能減小，原子的能量也減小 C原子要吸收光子，電子的動能增大，原子的電勢能減小

6、，原子的能量增大 D原子要吸收光子，電子的動能減小，原子的電勢能增大，原子的能量增加D第11頁，共23頁。二、認(rèn)識原子核的復(fù)雜結(jié)構(gòu)1、天然放射現(xiàn)象 發(fā)現(xiàn)-貝克勒爾意義：天然放射現(xiàn)象使人們認(rèn)識到原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)-原子核可以再分天然放射現(xiàn)象：元素自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象 放射性：物質(zhì)發(fā)射射線的性質(zhì)放射性元素：有放射性的元素。原子序數(shù)83的所有元素均具放射性，83的有的元素也具放射性。第12頁，共23頁。各種放射線的性質(zhì)比較 思考:請分析為什么射線的偏轉(zhuǎn)總是最大? 三種射線在勻強(qiáng)磁場、勻強(qiáng)電場的偏轉(zhuǎn)情況比較： 第13頁，共23頁。2、衰變原子核自發(fā)放出粒子或粒子變成新的原子核的變化過程注意：在 、衰變

7、過程中，多余的能量均以射線的形式釋放能量如：概念：、衰變的分類和規(guī)律放出粒子的衰變放出粒子的衰變衰變衰變類別特征規(guī)律第14頁，共23頁。寫衰變方程滿足的規(guī)律：質(zhì)量數(shù)守恒和核電荷數(shù)守恒核反應(yīng)不可逆，用（4）衰變的實質(zhì)衰變：是某元素的原子核同時放出兩個質(zhì)子和兩 個中子組成的粒子。衰變：元素的原子核的一個中子變成質(zhì)子時同時放出一電子思考：放射性元素衰變時所放出的粒子是 ( ) A.原子的外層電子 B.原子核內(nèi)的電子 C.原子核內(nèi)中子衰變成質(zhì)子時產(chǎn)生的 D.原子核外電子躍遷時放出的光子 C第15頁，共23頁。衰變時遵守質(zhì)量數(shù)守恒和核電荷數(shù)守恒，及動量守恒。（5）計算衰變次數(shù)的方法半衰期： 放射性元素的

8、原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間 注：半衰期由原子核內(nèi)部本身的因素決定，跟原子所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。規(guī)律：外切 大圓內(nèi)切 大圓衰變粒子衰變離子半徑R與粒子的電量成反比！第16頁，共23頁。放射性的防護(hù)與應(yīng)用例2、某兩個重離子結(jié)合成超重元素的反應(yīng)時，發(fā)現(xiàn)所生成的超重元素的核X經(jīng)過6次衰變后成為 ，由此可以判定該超重元素的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)依次是 A124，259 B124，265 C112，265 D112，281 放射性同位素的發(fā)現(xiàn)：約里奧居里應(yīng)用：利用射線作為示蹤原子考古研究正電子D第17頁，共23頁。核反應(yīng) 所有核反應(yīng)的反應(yīng)前后都遵守： 質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒。（注意：質(zhì)量并不守恒。）1.

9、核反應(yīng)類型衰變：衰變：（核內(nèi)）衰變：（核內(nèi)）+衰變：（核內(nèi)）衰變：原子核處于較高能級,輻射光子后躍遷到低能級.第18頁，共23頁。人工轉(zhuǎn)變：（發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)）（發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)）（人工制造放射性同位素）重核的裂變：在一定條件下（超過臨界體積），裂變反應(yīng)會連續(xù)不斷地進(jìn)行下去，這就是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。輕核的聚變：（需要幾百萬度高溫，所以又叫熱核反應(yīng)）第19頁，共23頁。三、核反應(yīng)、核能1、核反應(yīng)：原子核發(fā)生變化變成新原子核的過程人工轉(zhuǎn)變：用人工的方法使原子核發(fā)生變化發(fā)現(xiàn)質(zhì)子發(fā)現(xiàn)中子衰變裂變聚變衰變裂變聚變?nèi)斯まD(zhuǎn)變盧瑟福查德威克2、原子核的組成和核力 原子核由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱核子，核力是短程

10、力，只有相臨的核子之間才存在核力。第20頁，共23頁。二、核能1.核能: 核反應(yīng)中放出的能叫核能。2.質(zhì)量虧損核子結(jié)合生成原子核，所生成的原子核的質(zhì)量比生成它的核子的總質(zhì)量要小些，這種現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損。3.質(zhì)能方程（1）愛因斯坦的相對論指出：物體的能量和質(zhì)量之間存在著密切的聯(lián)系，它們的關(guān)系是：E = mc2，這就是愛因斯坦的質(zhì)能方程。（2）質(zhì)能方程的另一個表達(dá)形式是：E=mc2。以上兩式中的各個物理量都必須采用國際單位。在非國際單位里，可以用1u=931.5MeV。它表示1原子質(zhì)量單位的質(zhì)量跟931.5MeV的能量相對應(yīng)。第21頁，共23頁。3、核能：核反應(yīng)中釋放的能量質(zhì)量虧損：核子結(jié)合生成原子核，所生成的原子核的質(zhì)量比生成它的核子的總質(zhì)量要小些 E = mc2 或E=mc2 釋放核能的途徑裂變：質(zhì)能方程 ：愛因斯坦的相對論指出：物體的能量和質(zhì)量