七年級(jí)英語(yǔ)下學(xué)期unit11課件

原子物理與核物理原子物理與核物理1、關(guān)于a粒子散射實(shí)驗(yàn)（1）a粒子散射實(shí)驗(yàn)的目的、設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)思想。①目的：通過(guò)a粒子散射的情況獲取關(guān)于原子結(jié)構(gòu)方面的信息。②設(shè)計(jì)：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(guò)顯微鏡觀察用熒光屏接收到的a粒子，通過(guò)轟擊前后a粒子運(yùn)動(dòng)情況的對(duì)比，來(lái)了解金原子的結(jié)構(gòu)情況。③設(shè)計(jì)思想：與某一個(gè)金原子發(fā)生作用前后的a粒子運(yùn)動(dòng)情況的差異，必然帶有該金原子結(jié)構(gòu)特征的烙印。搞清這一設(shè)計(jì)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(gè)a粒子在穿過(guò)金箔過(guò)程中盡可能只與某一個(gè)金原子發(fā)生作用）和為什么實(shí)驗(yàn)要在真空環(huán)境中進(jìn)行（避免氣體分子對(duì)a粒子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響）。1、關(guān)于a粒子散射實(shí)驗(yàn)（1）a粒子散射實(shí)驗(yàn)的目的、設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)（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(guò)90°有的甚至幾乎達(dá)到180°）。（3）a粒子散射的簡(jiǎn)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(huì)是因?yàn)殡娮拥挠绊懀荒苁且驗(yàn)樵又谐娮油獾膸д姷奈镔|(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(duì)所有的a粒子來(lái)說(shuō)散射情況應(yīng)該是一樣的），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(shuō)明這部分帶正電的物質(zhì)只能高度地集中在在一個(gè)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)量的差別的統(tǒng)計(jì)，不難理解盧瑟福為什么能估算出這個(gè)區(qū)域的直徑約為10-14m。（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)a2、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(gè)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)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)核式結(jié)構(gòu)的提出，是建立在a粒子散射實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上的?；蛘哒f(shuō)：盧瑟福為了解釋a粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，不得不對(duì)原子的結(jié)構(gòu)問(wèn)題得出核式結(jié)構(gòu)的理論。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(gè)例1、在盧瑟福的a粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有極少數(shù)a粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是（）A、原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(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、原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中選A例1、在盧瑟福的a粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有極少數(shù)a粒子發(fā)生大角度偏例2、α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，不考慮電子和α粒子的碰撞影響，是因?yàn)锳．α粒子和電子根本無(wú)相互作用B．α粒子受電子作用的合力為零，因?yàn)殡娮邮蔷鶆蚍植嫉腃．α粒子和電子碰撞損失能量極少，可忽略不計(jì)D．電子體積極小，α粒子碰撞不到電子選C．例2、α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，不考慮電子和α粒子的碰撞影響，是因?yàn)?/p>

例3、已知電子質(zhì)量為9.1×10-31kg，帶電量為-1.6×10-19C，氫原子核外電子繞核旋轉(zhuǎn)時(shí)的軌道半徑為0.53×10-10m．求電子繞核運(yùn)動(dòng)的線速度、動(dòng)能、周期和形成的等效電流．解：由盧瑟福的原子模型可知，電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)，所需的向心力由核對(duì)電子的庫(kù)侖引力來(lái)提供，根據(jù)=kv=e得：

=2.18×106m/s其動(dòng)能：Ek=Mv2/2=2.16×10—8J周期：T==1.51×10—16s等效電流強(qiáng)度：I===1.07×10-3A例3、已知電子質(zhì)量為9.1×10-31kg，帶電例4、在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)α粒子與原子核發(fā)生對(duì)心碰撞時(shí)所能達(dá)到的最小距離，可以估算原子核的大?。F(xiàn)有一個(gè)α粒子以2．0×107m/s的速度去轟擊金箔，若金原子核電荷數(shù)為79，求該α粒子與金原子核間的最近距離(已知帶電粒子在點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的電勢(shì)能表達(dá)式為E=kq1q2/r,mα=6.64×10-27kg)．解析：當(dāng)α粒子靠近原子核運(yùn)動(dòng)時(shí)，α粒子的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能達(dá)到最近距離時(shí)，動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能，所以α粒子與原子核發(fā)生對(duì)心碰撞時(shí)所能達(dá)到的最小距離d為：Mv2/2=kq1q2/rd===2.7×10-14m例4、在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)α粒子與原子核發(fā)生對(duì)心碰撞時(shí)所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(dòng)，但并不向外輻射電磁波，這樣的相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)稱(chēng)為定態(tài)。

定態(tài)假設(shè)實(shí)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(dòng)處于定態(tài)時(shí)不受該理論的制約。（2）“躍遷假設(shè)”：電子繞核轉(zhuǎn)動(dòng)處于定態(tài)時(shí)不輻射電磁波，但電子在兩個(gè)不同定態(tài)間發(fā)生躍遷時(shí)，卻要輻射（吸收）電磁波（光子），其頻率由兩個(gè)定態(tài)的能量差值決定hv=E2-E1。

躍遷假設(shè)對(duì)發(fā)光（吸光）從微觀（原子等級(jí)）上給出了解釋。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（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(dòng)的軌道半徑也不能任意取值，必須滿(mǎn)足

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。（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4、氫原子能級(jí)及氫光譜（1）氫原子能級(jí)①能級(jí)公式：②半徑公式：（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(lài)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(kāi)線系，其中只有馬爾末線系的前4條譜線落在可見(jiàn)光區(qū)域內(nèi)。4、氫原子能級(jí)及氫光譜（1）氫原子能級(jí)①能級(jí)公式：②半徑公例1、對(duì)于基態(tài)氫原子，下列說(shuō)法正確的是（）A、它能吸收10.2eV的光子B、它能吸收11eV的光子C、它能吸收14eV的光子D、它能吸收具有11eV動(dòng)能的電子的部分動(dòng)能選ACD。例1、對(duì)于基態(tài)氫原子，下列說(shuō)法正確的是（）選ACD。例2、設(shè)氫原子的基態(tài)能量為E1。某激發(fā)態(tài)的能量為E，則當(dāng)氫原子從這一激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)，所_________（填“輻射”或“吸收”）的光子在真空中的波長(zhǎng)為_(kāi)_______。分析：了解玻爾的原子理論，掌握光子能量與光波長(zhǎng)間關(guān)系，即可解得此例。解答：根據(jù)玻爾原子理論知：氫原子核外電子從高能態(tài)躍遷到低能態(tài)時(shí)，應(yīng)輻射出光子，而能級(jí)差即為光子能量E0=E-E1另外，光子能量E0與光波長(zhǎng)λ間的關(guān)系為例2、設(shè)氫原子的基態(tài)能量為E1。某激發(fā)態(tài)的能量為E，則當(dāng)氫原例3、圖為氫原子n=1，2，3，4的各個(gè)能級(jí)示意圖。處于n=4能量狀態(tài)的氫原子，當(dāng)它向較低能級(jí)發(fā)生躍遷時(shí)，發(fā)出的光子能量可能為（）

nE/eV4________________________-0.853________________________-1.512________________________-3.41________________________-13.6A、2.55eVB、13.6eVC、12.75eVD、0.85eVAC例3、圖為氫原子n=1，2，3，4的各個(gè)能級(jí)示意圖。處于n=例4、氫原子從n=4的激發(fā)態(tài)直接躍遷到n=2的激發(fā)態(tài)時(shí)，發(fā)出藍(lán)色光，則當(dāng)氫原子從n=5的激發(fā)態(tài)直接躍遷到n=2的激發(fā)態(tài)時(shí)，可能發(fā)出的是（）A、紅外線B、紅光C、紫光D、γ射線C例4、氫原子從n=4的激發(fā)態(tài)直接躍遷到n=2的激發(fā)態(tài)時(shí)，發(fā)出5、天然放射現(xiàn)象（1）天然放射現(xiàn)象中三種射線及微粒的有關(guān)特性的比較。射線a射線β射線γ射線物質(zhì)微粒氦核電子光子帶電情況帶正電（2e）帶負(fù)電（-e）不帶電速度c/10接近c(diǎn)c貫穿本領(lǐng)?。諝庵酗w行幾厘米）中（穿透幾毫米鋁板）大（穿透幾厘米鉛板）電離作用強(qiáng)次弱5、天然放射現(xiàn)象（1）天然放射現(xiàn)象中三種射線及微粒的有關(guān)特性（2）天然衰變中核的變化規(guī)律在核的天然衰變中，核變化的最基本的規(guī)律是質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒。①a衰變：隨著a衰變，新核在元素周期表中位置向后移2位，即②β衰變：隨著β衰變，新核在元素周期表中位置向前移1位，即③衰變：隨著γ衰變，變化的不是核的種類(lèi)，而是核的能量狀態(tài)。但一般情況下，γ衰變總是伴隨a衰變或β衰變進(jìn)行的。（2）天然衰變中核的變化規(guī)律在核的天然衰變中，核變化的最基本6、關(guān)于半衰期的幾個(gè)問(wèn)題（1）定義：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間。（2）意義：反映了核衰變過(guò)程的統(tǒng)計(jì)快慢程度。（3）特征：只由核本身的因素所決定，而與原子所處的物理狀態(tài)或化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)。6、關(guān)于半衰期的幾個(gè)問(wèn)題（1）定義：放射性元素的原子核有半數(shù)而對(duì)于少量的核（如4個(gè)），是無(wú)法確定其衰變所需要的時(shí)間的。這實(shí)質(zhì)上就是“半衰期反映了核衰變過(guò)程的統(tǒng)計(jì)快慢程度”的含義。（4）理解：搞清了對(duì)半衰期的如下錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，也就正確地理解了半衰期的真正含義。第一種錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)是：N0（大量）個(gè)放射性元素的核，經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期T，衰變了一半，再經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期T，全部衰變完。第二種錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)是：若有4個(gè)放射性元素的核，經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期T，將衰變2個(gè)。事實(shí)上，N0（大量）個(gè)某種放射性元素的核，經(jīng)過(guò)時(shí)間t后剩下的這種核的個(gè)數(shù)為而對(duì)于少量的核（如4個(gè)），是無(wú)法確定其衰變所需要的時(shí)間的。這例4：如圖所示，R為放射源，虛線范圍內(nèi)有垂直于紙面的磁場(chǎng)B，LL’為厚紙板，MN為熒光屏，今在屏上P點(diǎn)處發(fā)現(xiàn)亮斑，則到達(dá)P點(diǎn)處的放射性物質(zhì)微粒和虛線范圍內(nèi)B的方向分別為（）A、a粒子，B垂直于紙面向外B、a粒子，B垂直于紙面向內(nèi)C、β粒子，B垂直于紙面向外D、β粒子，B垂直于紙面向內(nèi)RLL’MNOP選D例4：如圖所示，R為放射源，虛線范圍內(nèi)有垂直于紙面的磁場(chǎng)B，例5、兩種放射性元素的原子和，其半衰期分別為T(mén)和T/2。若經(jīng)過(guò)2T后兩種元素的核的質(zhì)量相等，則開(kāi)始時(shí)兩種核的個(gè)數(shù)之比為_(kāi)_____；若經(jīng)過(guò)2T后兩種核的個(gè)數(shù)相等，則開(kāi)始時(shí)兩種核的質(zhì)量之比為_(kāi)______。分析：欲求解此例，必須正確理解半衰期的概念。解答：此例考察的是半衰期的概念，可做如下分析：若開(kāi)始時(shí)兩種核的個(gè)數(shù)分別為N1和N2，則經(jīng)時(shí)間2T后剩下的核的個(gè)數(shù)就分別為N1/4和N2/16，而此時(shí)兩種核的質(zhì)量相等，于是有N1a/4=N2b/16由此可得N1:N2=b:4a。若開(kāi)始時(shí)兩種核的質(zhì)量分別為m1和m2，則經(jīng)時(shí)間2T后剩下的核的質(zhì)量就分別為m1/4和m2/16，而此時(shí)兩種核的個(gè)數(shù)相等，有得例5、兩種放射性元素的原子和，其半衰期分別7.原子核的人工轉(zhuǎn)變、原子核的組成原子核的人工轉(zhuǎn)變是原子核在其它粒子作用下轉(zhuǎn)變成另一種原子核的變化。(1)質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)(盧瑟福)(2)中子的發(fā)現(xiàn)(查德威克)(3)原子核的組成：由質(zhì)子和中子組成。核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)、質(zhì)量數(shù)＝質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)。原子核反應(yīng)遵守質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒。(4)放射性同位素：人工放射性的發(fā)現(xiàn)：P→Si+e(正電子)，P+n而He→Al+應(yīng)用：利用它的射線，作為示蹤原子。7.原子核的人工轉(zhuǎn)變、原子核的組成原子核的人工轉(zhuǎn)變是原子核在8.核能、重核的裂變和輕核的聚變。(1)核力、核能。質(zhì)量虧損、愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程。(2)重核的裂變和輕核的聚變：二者是釋放核能的二種方法。(3)聚變產(chǎn)生的條件是：溫度達(dá)到幾百萬(wàn)度以上，所以聚變又叫熱核反應(yīng)。8.核能、重核的裂變和輕核的聚變。(1)核力、核能。質(zhì)量虧例6、靜止的氮核被速度是v0的中子擊中生成甲、乙兩核。已知甲、乙兩核的速度方向同碰撞前中子的速度方向一致，甲、乙兩核動(dòng)量之比為1：1，動(dòng)能之比為1：4，它們沿垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)做圓周運(yùn)動(dòng)，其半徑之比為1：6。問(wèn)：甲、乙各是什么核？速度各是多大？寫(xiě)出該反應(yīng)方程。分析：注意到中子擊中N核并生成兩個(gè)新核的過(guò)程中系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，核進(jìn)入磁場(chǎng)做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的半徑公式，再結(jié)合題設(shè)條件中兩個(gè)新核的動(dòng)量比，動(dòng)能比可解得此例。甲為，乙為進(jìn)而求得甲的速度乙的速度核反應(yīng)方程為例6、靜止的氮核被速度是v0的中子擊中生成甲、例8云室處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一靜止