原子物理知识串讲

1、原子物理串讲原子物理知识串讲原子物理知识串讲原子物理串讲主题主题考频内内 容容要求要求学习指导学习指导原子结构原子结构3年1考 氢原子光谱氢原子的能级结构、能级公式1、本专题要求较低。2、以选择题为主，主要考查光电效应、原子的跃迁、原子核的变化和质能方程。范围广，难度低。3、建议熟读课本，按一定的线索把涉及的知识点串成线或知识树，掌握各知识的前后联系。原子核原子核3年5考原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期放射性同位素核力、核反应方程结合能、质量亏损裂变反应和聚变反应、裂变反应堆放射性的防护波粒二象性波粒二象性3年2考光电效应爱因斯坦光电效应方程大纲要求大纲要求原子物理串讲二二 卢瑟福与

2、核卢瑟福与核式结构模型式结构模型三三 玻尔原子模型与氢原子光谱玻尔原子模型与氢原子光谱四四 原子核与放射性原子核与放射性六六 光电效应光电效应七七 波粒二象性波粒二象性串讲目录串讲目录一一 电子的发现与汤姆逊模型电子的发现与汤姆逊模型五五 核能核能原子物理串讲汤姆孙的汤姆孙的葡萄干模型（枣糕葡萄干模型（枣糕式模型）式模型）卢瑟福的核式结构模型（行星式模型）卢瑟福的核式结构模型（行星式模型）玻尔的量子化模型玻尔的量子化模型原子模型的发展原子模型的发展原子物理串讲电子的发现与汤姆孙模型电子的发现与汤姆孙模型阴极射线阴极射线汤姆孙如何测定出汤姆孙如何测定出粒子粒子的比荷？的比荷？qvBrvm2qvB

3、qE 2RBEmq原子物理串讲电子的发现与汤姆孙模型电子的发现与汤姆孙模型电子的发现电子的发现1、计算出的比荷大约比当时知道的质量最小的氢离子的比、计算出的比荷大约比当时知道的质量最小的氢离子的比荷的荷的2000倍。这有两种可能：或者这种带电粒子的电荷量倍。这有两种可能：或者这种带电粒子的电荷量很大；或者它的质量很小。很大；或者它的质量很小。2、对于不同的放电气体，或者用不同的金属材料制作电极，、对于不同的放电气体，或者用不同的金属材料制作电极，都测得相同的比荷，随后又发现在气体的电离和光电效应都测得相同的比荷，随后又发现在气体的电离和光电效应等现象中，可从不同的物体中击出这种带电粒子，这表明

4、等现象中，可从不同的物体中击出这种带电粒子，这表明它是构成各种物体的共同成分。随后，汤姆孙直接测量出它是构成各种物体的共同成分。随后，汤姆孙直接测量出粒子的电荷，发现粒子的电荷与氢离子的电荷基本相同，粒子的电荷，发现粒子的电荷与氢离子的电荷基本相同，说明它的质量比任何一种分子和原子的质量都小得多，至说明它的质量比任何一种分子和原子的质量都小得多，至此，汤姆生完全确认了电子的存在。此，汤姆生完全确认了电子的存在。原子物理串讲电子的发现与汤姆孙模型电子的发现与汤姆孙模型密立根油滴实验原子物理串讲电子的发现与汤姆孙模型电子的发现与汤姆孙模型密立根油滴实验的原理图原子物理串讲电子的发现与汤姆孙模型电子

5、的发现与汤姆孙模型密立根测量出电子的电量密立根测量出电子的电量Ce19106022. 1根据比荷，根据比荷，可以精确地计算出电子的质量可以精确地计算出电子的质量kgm31101094. 9密立根油滴实验原子物理串讲电子的发现与汤姆孙模型电子的发现与汤姆孙模型十九世纪末，汤姆孙发现了电子，并知道电子是原子的组成部分由于电子是带负电的，而原子又是中性的，因此推断出原子中还有带正电的物质那么这两种物质是怎样构成原子的呢？电子正电荷 在汤姆孙的原子模型中，原子是一个球体；正电核均匀分布在整个球内，而电子都象布丁中的葡萄干那样镶嵌在内。原子物理串讲原子的核式结构模型原子的核式结构模型粒子散射实验粒子散射

6、实验 19091911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手们进行了 粒子散射实验卢瑟福原子物理串讲原子的核式结构模型原子的核式结构模型粒子散射实验粒子散射实验原子物理串讲原子的核式结构模型原子的核式结构模型粒子散射实验粒子散射实验原子物理串讲原子的核式结构模型原子的核式结构模型粒子散射实验粒子散射实验汤姆孙模型预言的汤姆孙模型预言的 粒子散射实验的粒子散射实验的结果是怎样的？结果是怎样的？正电荷在原子内部均匀分布正电荷在原子内部均匀分布，粒子粒子穿过原穿过原子时，由于粒子两侧正电荷对它的斥力大部子时，由于粒子两侧正电荷对它的斥力大部分互相抵消，使分互相抵消，使粒子偏转的力不会很大。粒子偏转的力不会

7、很大。原子物理串讲原子的核式结构模型原子的核式结构模型粒子散射实验粒子散射实验原子物理串讲原子的核式结构模型原子的核式结构模型粒子散射实验粒子散射实验原子物理串讲原子的核式结构模型原子的核式结构模型粒子散射实验粒子散射实验原子物理串讲原子的核式结构模型原子的核式结构模型粒子散射实验粒子散射实验原子物理串讲原子的核式结构模型原子的核式结构模型粒子散射实验粒子散射实验原子物理串讲原子的核式结构模型原子的核式结构模型粒子散射实验粒子散射实验原子物理串讲原子的核式结构模型原子的核式结构模型粒子散射实验粒子散射实验实验结果：沿原方向前进：沿原方向前进：发生大角度偏转，：发生大角度偏转，极少数极少数：偏角

8、超过：偏角超过90900 0 ，甚至被，甚至被原路弹回原路弹回原子物理串讲原子的核式结构模型原子的核式结构模型粒子散射实验粒子散射实验结果分析： 电子能否使电子能否使粒子大角度偏转？粒子大角度偏转？ 1 1微米厚的金箔内含微米厚的金箔内含30003000层原子层，绝大层原子层，绝大多数多数粒子穿过金箔仍沿原方向前进说粒子穿过金箔仍沿原方向前进说明什么？明什么？ 少数少数粒子的大角度偏转甚至反弹是怎粒子的大角度偏转甚至反弹是怎么造成的？么造成的？原子物理串讲原子的核式结构模型原子的核式结构模型原子的核式结构模型原子的核式结构模型在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核在原子的中心有一个很小的核，叫

9、做原子核原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里带负电的电子在核外空间绕着核旋转带负电的电子在核外空间绕着核旋转原子物理串讲原子的核式结构模型原子的核式结构模型原子核的电荷和大小原子核的电荷和大小根据卢瑟福的原子核式模型和根据卢瑟福的原子核式模型和粒子散射的实验数据，粒子散射的实验数据，可以推算出各种元素原子核的电荷数，还可以估计出原可以推算出各种元素原子核的电荷数，还可以估计出原子核的大小。子核的大小。（1）原子的半径约为原子的半径约为10-10米米、原子核半径约是原子核半径约是10-14米米（近年来研究表明，原子核直径的数量级是（近年来研

10、究表明，原子核直径的数量级是10-15米），米），原子核的体积只占原子的体积的万亿分之一。原子核的体积只占原子的体积的万亿分之一。（2）原子核所带正电荷数与核外电子数以及该元素在）原子核所带正电荷数与核外电子数以及该元素在周期表内的原子序数相等。周期表内的原子序数相等。（3）电子绕核旋转所需向心力就是核对它的库仑力）电子绕核旋转所需向心力就是核对它的库仑力。 原子物理串讲原子的核式结构模型原子的核式结构模型原子的核式结构原子的核式结构 根据卢瑟福的原子结构模型，原子内部是十分根据卢瑟福的原子结构模型，原子内部是十分“空旷空旷”的，的，举一个简单的例子：举一个简单的例子：体育场原子原子核原子物理

11、串讲玻尔原子模型与氢原子光谱玻尔原子模型与氢原子光谱玻尔原子模型玻尔原子模型卢瑟福的核式结构模型能够很好的解释实验现象，得到了多数人的支持，但是与经典的电磁理论发生了矛盾 原子的特征光谱 原子的稳定性矛盾原子物理串讲玻尔原子模型与氢原子光谱玻尔原子模型与氢原子光谱玻尔原子模型玻尔原子模型 按照经典物理学的观点去推断，在轨道上运动的电子带有电荷，运动中要辐射电磁波，电子损失了能量，其轨道半径不断缩小，最终落在原子核上由于电子轨道的变化是连续的，辐射电磁波的频率也会连续变化事实上，原子是稳定的，辐射电磁波的频率也只是某些确定的值原子物理串讲玻尔原子模型与氢原子光谱玻尔原子模型与氢原子光谱玻尔原子模

12、型玻尔原子模型原子物理串讲玻尔原子模型与氢原子光谱玻尔原子模型与氢原子光谱玻尔原子模型玻尔原子模型1、原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中，原子是稳定的，电子虽然做加速运动，但并不向外辐射能量。这些状态叫定态。2、原子从一种定态（设能量为E1）跃迁到另一种定态（设能量为E2）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即3、原子的不同能量状态对应电子的不同运行轨道。原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道的分布也是不连续的。1913年玻尔提出了自己的原子结构假说玻玻尔尔12-EEhv 原子物理串讲玻尔原子模型与氢原子光谱玻尔原子模型与氢原子光谱玻尔原子

13、模型玻尔原子模型玻尔玻尔（18851962） 4 3 2 1 E4E3E2E1定态假设定态假设跃迁假设跃迁假设4 3 2 1 E4E3E2E1轨道假设轨道假设4 3 2 1h=E初初 E未未21nEEn=rn=n2r1原子物理串讲玻尔原子模型与氢原子光谱玻尔原子模型与氢原子光谱原子物理串讲玻尔原子模型与氢原子光谱玻尔原子模型与氢原子光谱氢原子大小和能级氢原子大小和能级玻尔计算出氢的电子的各条可能轨道半径和电子在各条轨道上运动时的能量（包括动能和势能）公式：rn=n2 r1轨道半径：（n=1,2,3)能量：En=n21E1（n=1,2,3)式中r1(r1=0.531010m)、E1(E1=13.

14、6eV)、分别代表第一条（即离核最近的）可能轨道的半径和电子在这条轨道上运动时的能量，rn、En分别代表第n条可能轨道的半径和电子在第n条轨道上运动时的能量，n是正整数，叫量子数。原子物理串讲玻尔原子模型与氢原子光谱玻尔原子模型与氢原子光谱氢原子的能级结构图-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540eVnE原子物理串讲玻尔原子模型与氢原子光谱玻尔原子模型与氢原子光谱几个常见概念几个常见概念 1、能级：氢原子的各个定态的能量值，叫它的能级。 2、基态：在正常状态下，原子处于最低能级，这时电子在离核最近的轨道上运动，这种定态叫基态。 3、激发态：除基态以外的能量较高的其他能级，叫做激发态。

15、 4、原子发光现象：原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，是辐射能量的过程，这个能量以光子的形式辐射出去，这就是原子发光现象。原子物理串讲玻尔原子模型与氢原子光谱玻尔原子模型与氢原子光谱氢原子光谱氢原子光谱巴尔末公式巴尔末公式R是里德伯常亮是里德伯常亮原子物理串讲玻尔原子模型与氢原子光谱玻尔原子模型与氢原子光谱氢原子光谱氢原子光谱氢原子光谱特点氢原子光谱特点1、从红外区到紫外区呈现多条具有特定波长的谱线。、从红外区到紫外区呈现多条具有特定波长的谱线。2、从长波到短波，谱线间的距离越来越小。、从长波到短波，谱线间的距离越来越小。原子物理串讲玻尔原子模型与氢原子光谱玻尔原子模型与氢原子

16、光谱氢原子光谱氢原子光谱原子物理串讲玻尔原子模型与氢原子光谱玻尔原子模型与氢原子光谱氢原子光谱氢原子光谱原子物理串讲玻尔原子模型与氢原子光谱玻尔原子模型与氢原子光谱氢原子光谱氢原子光谱一群氢原子处于一群氢原子处于量子数为量子数为n的激的激发态时，可能辐发态时，可能辐射出的光谱线条射出的光谱线条数数为为：原子物理串讲玻尔原子模型与氢原子光谱玻尔原子模型与氢原子光谱玻尔原子模型玻尔原子模型原子物理串讲玻尔原子模型与氢原子光谱玻尔原子模型与氢原子光谱玻尔理论局限性玻尔理论局限性玻尔理论成功的解释并预言了氢原子辐射的电磁波的问题，但是也有它的局限性在解决核外电子的运动时成功引入了量子化的观念同时又应用

17、了“轨道”等经典概念和有关牛顿力学规律除了氢原子光谱外，在解决其他问题上遇到了很大的困难原子物理串讲玻尔原子模型与氢原子光谱玻尔原子模型与氢原子光谱原子物理串讲原子核与放射性原子核与放射性原子核结构原子核结构 1896 1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，这种射线可以穿铀的矿物能够发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光，物质发射射线的性质称为透黑纸使照相底片感光，物质发射射线的性质称为放射性放射性具有发射性的元素称为具有发射性的元素称为放射性元素放射性元素元素元素这种自发的放出射线的现象叫做这种自发的放出射

18、线的现象叫做天然放射现象天然放射现象天然天然放射现象放射现象原子物理串讲原子核与放射性原子核与放射性原子核结构原子核结构钡铀云母钡铀云母翠砷铜铀矿翠砷铜铀矿斜水钼铀矿斜水钼铀矿铀钙石矿铀钙石矿原子物理串讲原子核与放射性原子核与放射性原子核结构原子核结构 放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，原子序数大于原子序数大于8282的所有元素，都能自发的放出射线，的所有元素，都能自发的放出射线，原子序数小于原子序数小于8383的元素，有的也具有放射性的元素，有的也具有放射性放大了放大了10001000倍的铀矿石倍的铀矿石原子物理串讲原子核与放射性原子核与放射性原

19、子核结构原子核结构放射性现象中放出的三种射线都是从放射性元素的原子核内释放出来的，这表明原子核也有内部结构. 原子核内究竟还有什么结构？原子核又是由什么粒子组成的呢？ 原子物理串讲原子核与放射性原子核与放射性原子核结构原子核结构发现质子的核反应方程： HCHeN2117842147XAzX表示表示元素符号元素符号Z表示表示质子数质子数A表示表示质量数质量数质量数守恒电荷数守恒原子物理串讲原子核与放射性原子核与放射性原子核结构原子核结构原子物理串讲原子核与放射性原子核与放射性原子核结构原子核结构nCHeBe101264294原子物理串讲原子核与放射性原子核与放射性原子核结构原子核结构原子物理串讲

20、质子中子核子质子数核外电荷数原子序数质量数核子数中子+质子同位素12原子核结构原子核结构原子物理串讲原子核与放射性原子核与放射性原子核结构原子核结构原子物理串讲原子核衰变和半衰期原子核衰变和半衰期天然放射现象天然放射现象在放射性现象中放出的射线是什么东西呢？在放射性现象中放出的射线是什么东西呢？它们除了能穿透黑纸使照相底片感光的性质以外，它们除了能穿透黑纸使照相底片感光的性质以外，还有些什么性质呢？还有些什么性质呢？这些射线带不带电呢？这些射线带不带电呢？天然放射现象发出的射线天然放射现象发出的射线到底是什么到底是什么原子物理串讲三种射线的本质三种射线的本质原子核衰变和半衰期原子核衰变和半衰期

21、原子物理串讲原子核衰变和半衰期原子核衰变和半衰期天然放射现象天然放射现象三种射线三种射线射线射线射线射线 射线射线 原子物理串讲原子核衰变和半衰期原子核衰变和半衰期衰变衰变 原子核放出原子核放出 粒子或粒子或 粒子转变粒子转变为新核的变化叫做原子核的衰变为新核的变化叫做原子核的衰变 衰变：放出衰变：放出粒子的衰变，如粒子的衰变，如 衰变：放出衰变：放出 粒子的衰变，如粒子的衰变，如 HeThU422349023892ePaTh0123491234901.1.定义：定义：2.2.种类：种类：原子物理串讲原子核衰变和半衰期原子核衰变和半衰期衰变衰变原子核发生衰变时，衰变前后的原子核发生衰变时，衰变

22、前后的电荷数和质量数电荷数和质量数都守恒都守恒 衰变：衰变： 衰变：衰变： HeYXAZAZ4242eYXAZAZ011说明：说明：1. 1. 中间用单箭头，不用等号；中间用单箭头，不用等号；2. 2. 是质量数守恒，不是质量守恒是质量数守恒，不是质量守恒; ;3. 3. 方程及生成物要以实验为基础，不能杜撰。方程及生成物要以实验为基础，不能杜撰。3 3规律：规律：衰衰变变方方程程原子物理串讲原子核衰变和半衰期原子核衰变和半衰期衰变衰变4. 4. 本本质质： ： 衰衰变变： ：原子核内少两个原子核内少两个质质子和两个中子子和两个中子 衰衰变变： ：原子核内的一个中子原子核内的一个中子变变成成质

23、质子，子， 同同时时放出一个放出一个电电子子 元素的放射性与元素存在的状态无关，元素的放射性与元素存在的状态无关，放射性表明原子核是有内部结构的。放射性表明原子核是有内部结构的。说明：说明：原子物理串讲原子核衰变和半衰期原子核衰变和半衰期衰变衰变 辐射辐射原子核的能量也跟原子的能量一样，其变化是不原子核的能量也跟原子的能量一样，其变化是不连续的，也只能取一系列不连续的数值，因此也存在连续的，也只能取一系列不连续的数值，因此也存在着能级，同样是能级越低越稳定。着能级，同样是能级越低越稳定。放射性的原子核在发生放射性的原子核在发生衰变、衰变、衰变时，往往蕴衰变时，往往蕴藏在核内的能量会释放出来，使

24、产生的新核处于高能藏在核内的能量会释放出来，使产生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，能量以级，这时它要向低能级跃迁，能量以光子的形式辐射光子的形式辐射出来，因此，出来，因此，射线经常是伴随射线经常是伴随射线和射线和 射线产生的，射线产生的，当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生衰变，有的发生衰变，有的发生衰变，同时就会伴随着衰变，同时就会伴随着辐射（辐射（没有没有衰衰变）。变）。这时，放射性物质发出的射线中就会同时具有这时，放射性物质发出的射线中就会同时具有、和和三种射线。三种射线。原子物理串讲原子核衰变和半衰期原子核衰变和半衰期衰变衰变

25、5 5注意：注意： 一种一种元素元素只能发生一种衰变，但只能发生一种衰变，但在一块放射性在一块放射性物质物质中可以同时放出中可以同时放出、和和三种射线。三种射线。HeThU422349023892ePaTh012349123490原子物理串讲原子核衰变和半衰期原子核衰变和半衰期半衰期半衰期1.意义： 表示放射性元素衰变快慢的物理量 2.定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间不同的放射性元素其半衰期不同原子物理串讲原子核衰变和半衰期原子核衰变和半衰期半衰期半衰期经过经过n个半衰期个半衰期(T)其剩余的质量为：其剩余的质量为： 质量与原子个数相对应，故经过质量与原子个数相对应，故经过n个

26、半衰期后个半衰期后剩余的粒子数为：剩余的粒子数为： 021mmn 002121NNNTtn 021mmTt 3.公式： 原子物理串讲原子核衰变和半衰期原子核衰变和半衰期半衰期半衰期注意：注意：(1)(1)半衰期的长短是由原子核内部本身的半衰期的长短是由原子核内部本身的因素决定的，与原子所处的物理、化学因素决定的，与原子所处的物理、化学状态无关状态无关 (2)(2)半衰期是一个统计规律，只对大量半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核才适用，对少数原子核是不适的原子核才适用，对少数原子核是不适用的用的原子物理串讲核能核能核力核力原子物理串讲核能核能核力核力核力：能够把核中的各种核子联系在一起的强大

27、的力叫做核力核力具有怎样的特点呢？原子物理串讲核能核能核力核力2. 核力是短程力。约在 10-15m量级时起作用，距离大于0.810-15m时为引力, 距离为1010-15m时核力几乎消失，距离小于0.810-15m时为斥力。3. 核力具有饱和性。核子只对相邻的少数核子产生较强的引力，而不是与核内所有核子发生作用。4. 核力具有电荷无关性。对给定的相对运动状态，核力与核子电荷无关。1. 核力是四种相互作用中的强相互作用（强力）的一种表现。原子物理串讲核能核能核力核力除核力外原子核内还存在 弱相互作用（弱力）弱力是引起中子质子转变的原因弱相互作用也是短程力，力程比强力更短，为1018m，作用强度

28、则比电磁力小。原子物理串讲核能核能核力核力除核力外原子核内还存在 弱相互作用（弱力）弱力是引起中子质子转变的原因弱相互作用也是短程力，力程比强力更短，为1018m，作用强度则比电磁力小。原子物理串讲核能核能结合能与平均结合能结合能与平均结合能自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核，中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多。为什么会这样呢？质子数中子数核素图稳定曲线原子物理串讲核能核能结合能与平均结合能结合能与平均结合能核越来越大，有些核子间的距离越来越远。随着距离的增加，核力与电磁力都会减小，但核力减小得更快。所以，原子核大到一定程度时，相距较远的质子间的核力不足以

29、平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定了。这时，如果不再成对地增加核子，而只增加中子，中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，有助于维系原子核的稳定。由于这个原因，稳定的重原子核里，中子数要比质子数多。 原子物理串讲核能核能结合能与平均结合能结合能与平均结合能 由于核子间存在着强大的核力，所以核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化 nHHHHn101121211110例如：可见，当核子结合成原子核时要放出一定能量；原子核分解成核子时，要吸收同样的能量这个能量叫做原子核的结合能原子物理串讲核能核能结合能与平均结合能结合能与平均结合能结合能并不是由于核子结合成原子核

30、而具有的能量，而是为把核子分开而需要的能量。比结合能：结合能与核子数之比，称做为比结合能。也叫平均结合能。比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。原子物理串讲核能核能质量亏损质量亏损中子的质量 =1.67491027Kg 质子的质量 = 1.67261027Kg 中子和质子的质量和 = 3.34751027Kg 氘核的质量 = 3.34361027Kg 质量差 = 0.00391027Kg HHn211110质量亏损：原子分解为核子时，质量增加；核子结合成原子核时，质量减少。原子核的质量小于组成原子核的核子的质量之和，叫做质量亏损。原子物理串讲核能核能爱因斯坦质能方程爱因斯坦

31、质能方程爱因斯坦质能方程：爱因斯坦质能方程： E=mcE=mc2 2 c c是真空中的光速，是真空中的光速，m m是物体的质量，是物体的质量，E E是物体的能量。是物体的能量。核子在结合成原子核时出现的质量亏损m，正表明它们在互相结合过程中放出了能量E=mc2原子物理串讲核能核能有关问题的理解和注意事项有关问题的理解和注意事项第一.核反应过程中: 核子结合成原子核时,新核质量小于核子的质量(质量亏损),同时以光子形式释放核能; 原子核分解为核子时,需要吸收一定能量,核子的总质量大于原原子核的质量.第二.核反应过程中,质量亏损时,核子个数不亏损(即质量数守恒),可理解为组成原子核后,核内每个核子

32、仿佛“瘦了”一些.第三.质量亏损并非质量消失,而是减少的质量m以能量形式辐射(动质量),因此质量守恒定律不被破坏.核能核能原子物理串讲核能核能核能核能第四第四. .公式公式 E=E= mmc c2 2 的单位问题的单位问题国际单位: m用“kg” C用“m/s” E用“J”常用单位: m用“u(原子质量单位)” 1u=1.66056610-27kg E用“uc2” 1uc2=931.5MeV (表示1u 的质量变化相当于931.5Me V的能量改变)第五.核反应中释放或吸收的能量比化学反应中释放或吸收的能量大好几个数量级. 原子物理串讲核能核能原子核的平均结合能原子核的平均结合能原子物理串讲核

33、裂变核裂变重核的裂变重核的裂变研究表明：原子核的质量虽然随着原子序数的增大而增大，但是二者之间并不成正比关系，其核子的平均质量与原子序数有如图的关系：核子的平均质量是：原子核的质量核子数原子物理串讲核裂变核裂变重核的裂变重核的裂变聚变裂变原子物理串讲核裂变核裂变重核的裂变重核的裂变 1939 1939年年1212月，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼发现，用中月，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼发现，用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变。铀核裂变的产物是多种多样的，一种典子轰击铀核时，铀核发生了裂变。铀核裂变的产物是多种多样的，一种典型的反映是裂变为钡和氪，同时放出三个中子，其核反应方程是：

34、型的反映是裂变为钡和氪，同时放出三个中子，其核反应方程是：U23592n10+Ba14156Kr9236+n310kg103578. 027mMeV2012mcE原子物理串讲核裂变核裂变重核的裂变重核的裂变原子物理串讲核裂变核裂变重核的裂变重核的裂变原子物理串讲核裂变核裂变几种重要的核反应方程几种重要的核反应方程反应类型反应类型原子核的衰变原子核的衰变核反应方程核反应方程能量情况能量情况释放能量释放能量原子核的人工原子核的人工转变转变重核的裂变重核的裂变轻核的聚变轻核的聚变释放能量释放能量释放能量释放能量原子物理串讲核裂变核裂变几种重要的核反应方程几种重要的核反应方程原子物理串讲光电效应光电效

35、应光电效应光电效应原子物理串讲光电效应光电效应IIsUaOU光光 强强 较较 强强光光 强强 较较 弱弱光电效应伏安特性曲线光电效应伏安特性曲线光电效应实验装置光电效应实验装置遏遏止止电电压压饱饱和和电电流流光电效应光电效应的实验规律的实验规律AKGV阳阳极极阴阴极极原子物理串讲光电效应光电效应AGVK阳阳极极阴阴极极W石英石英窗窗2. 2. 光电效应实验规律光电效应实验规律. .光电流与光强的关系光电流与光强的关系饱和光电流强度与入射光强度成正比。饱和光电流强度与入射光强度成正比。. .截止频率截止频率c -极限频率极限频率对于每种金属材料，都相应的有一确定的截止频率对于每种金属材料，都相应

36、的有一确定的截止频率c 。 当入射光频率当入射光频率 c 时，电子才能逸出金属表面；时，电子才能逸出金属表面；当入射光频率当入射光频率 c时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。光电效应是瞬时的光电效应是瞬时的。从光开始照射到光电逸出所需时间。从光开始照射到光电逸出所需时间 10-9s。原子物理串讲光电效应光电效应光电效应光电效应经典理论无法解释光电效应的实验结果经典理论无法解释光电效应的实验结果。 经典认为，经典认为，按照经典电磁理论，入射光的光按照经典电磁理论，入射光的光强越大，光波的电场强度的振幅也越大，作用强越大，光波的电场强度的振幅也越大，作用在金属中电子上的力也就越大，在金属中电子上的力也就越大，光电子逸出的光电子逸出的能量也应该越大