原子物理教案

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原子結(jié)構(gòu)：

湯姆生α粒子散射試驗?zāi)Ｐ捅R瑟福氫原子光譜模型原子的穩(wěn)定性波爾模型原子和原子核自然放射性α衰變β衰變γ衰變質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)中子的發(fā)現(xiàn)

原子核

人工轉(zhuǎn)變原子核的組成，放射性同位素質(zhì)能方程式

核能重核裂變輕核聚變

難點剖析

1、關(guān)于a粒子散射試驗

（1）a粒子散射試驗的目的、設(shè)計及設(shè)計思想。

①目的：通過a粒子散射的狀況獲取關(guān)于原子結(jié)構(gòu)方面的信息。

②設(shè)計：在真空的環(huán)境中，使放射性元素釙放射出的a粒子轟擊金箔，然后透過顯微鏡觀測用熒光屏接收到的a粒子，通過轟擊前后a粒子運(yùn)動狀況的對比，來了解金原子的結(jié)構(gòu)狀況。

③設(shè)計思想：與某一個金原子發(fā)生作用前后的a粒子運(yùn)動狀況的差異，必然帶有該金原子結(jié)構(gòu)特征的烙印。搞清這一設(shè)計思想，就不難理解盧瑟福為什么選擇了金箔做靶子（利用金的良好的延展性，使每個a粒子在穿過金箔過程中盡可能只與某一個金原子發(fā)生作用）和為什么試驗要在真空環(huán)境中進(jìn)行（避免氣體分子對a粒子的運(yùn)動產(chǎn)生影響）。

（2）a粒子散射現(xiàn)象

①絕大多數(shù)a粒子幾乎不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；②少數(shù)a粒子則發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)；

③極少數(shù)a粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)（偏轉(zhuǎn)角度超過90°有的甚至幾乎達(dá)到180°）。（3）a粒子散射的簡單解釋。

首先，由于質(zhì)量的懸殊便可判定，a粒子的偏轉(zhuǎn)不會是由于電子的影響，而只能是由于原子中除電子外的帶正電的物質(zhì)的作用而引起的；其次，原子中除電子外的帶正電的物質(zhì)不應(yīng)是均勻分布的（否則對所有的a粒子來說散射狀況應(yīng)當(dāng)是一樣的），而“絕大多數(shù)〞“少數(shù)〞和“極少數(shù)〞a粒子的行為的差異，充分地說明這部分帶正電的物質(zhì)只能高度地集中在在一個很小的區(qū)域內(nèi)；再次，從這三部分行為不同的a粒子數(shù)量的區(qū)別的統(tǒng)計，不難理解盧瑟福為什么能估算出這個區(qū)域的直徑約為10-14m。

2、原子的核式結(jié)構(gòu)

（1）核式結(jié)構(gòu)的具體內(nèi)容

①原子的中心有一個很小的核；

②原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量集中在核內(nèi)；③帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。（2）核式結(jié)構(gòu)的試驗基礎(chǔ)

核式結(jié)構(gòu)的提出，是建立在a粒子散射試驗的基礎(chǔ)之上的。或者說：盧瑟福為了解釋a粒子散射試驗的現(xiàn)象，不得不對原子的結(jié)構(gòu)問題得出核式結(jié)構(gòu)的理論。

3、玻爾的原子理論——三條假設(shè)（1）“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，電子雖做變速運(yùn)動，但并不向外輻射電磁波，這樣的相對穩(wěn)定的狀態(tài)稱為定態(tài)。

定態(tài)假設(shè)實際上只是給經(jīng)典的電磁理論限制了適用范圍：原子中電子繞核轉(zhuǎn)動處于定態(tài)時不受該理論的制約。

（2）“躍遷假設(shè)〞：電子繞核轉(zhuǎn)動處于定態(tài)時不輻射電磁波，但電子在兩個不同定態(tài)間發(fā)生躍遷時，卻要輻射（吸收）電磁波（光子），其頻率由兩個定態(tài)的能量差值決定hv=E2-E1。

躍遷假設(shè)對發(fā)光（吸光）從微觀（原子等級）上給出了解釋。（3）“軌道量子化假設(shè)〞：由于能量狀態(tài)的不連續(xù)，因此電子繞核轉(zhuǎn)動的軌道半徑也不能任意取值，必需滿足mvr?nh(n?1,2,3?)。2?軌道量子化假設(shè)把量子觀念引入原子理論，這是玻爾的原子理論之所以成功的根本原因。4、氫原子能級及氫光譜（1）氫原子能級①能級公式：En?1E1(E1??13.6eV)；2n2。

②半徑公式：rn?nr1(r1?0.53A)。

（2）氫光譜

在氫光譜中，n=2,3,4,5,??向n=1躍遷發(fā)光形成賴曼線系；n=3,4,5,6向n=2躍進(jìn)遷發(fā)光形成馬爾末線系；n=4,5,6,7??向n=3躍遷發(fā)光形成帕邢線系；n=5,6,7,8??向n=4躍遷發(fā)光形成布喇開線系，其中只有馬爾末線生活費(fèi)的前4條譜線落在可見光區(qū)域內(nèi)。

當(dāng)原子吸收光子從較低能級躍遷至較高能級時，原子總能量增加，動能減少，電勢能增加，半徑增加。EK1+Ep1+hr=EK2+Ep2

當(dāng)原子輻射光子從較高能級躍遷至較低能級時，原子總能量減少，動能增加，電勢能減少，半徑減少。EK1+Ep1-hr=EK2+E