原子和原子核复习分解课件(PPT 23页)

1、原子和原子核复习第1页，共23页。一、认识原子结构汤姆生 -对阴极射线进行实验研究 -阴极射线是带负电的粒子-电子（一）、电子的发现（二）、电子发现的意义 电子的发现，是物理学史上重要事件，人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子也有结构-原子具有复杂结构原子具有复杂结构（三）、原子的结构模型枣糕模型核式结构模型玻尔模型发展过程提出汤姆生 卢瑟福 师生玻尔师生解释现象得到电子散射实验氢光谱及氢发光第2页，共23页。1、枣糕模型正电荷电子2、原子的核式结构-粒子散射实验 实验现象 A、绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进。 B、少数粒子发生了较大的偏转。 C、极少数的粒子偏转角超过了90，

2、甚至达到180。第3页，共23页。对粒子散射实验进行分析，卢瑟福提出了原子核式结构模型： 在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转。原子、原子核直径：原子直径：1010m原子核直径：1015第4页，共23页。例、在粒子散射实验中,当粒子被重核散射时，如图所示的运动轨迹哪些是不可能存在的第5页，共23页。卢瑟福学生，丹麦物理学家，1922年获诺贝尔物理学奖 定态：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，电子虽然绕核运动，但并不辐射能量。跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它吸收或放出一定

3、频率的光子，光子的能量由这两种定态的能级差决定 h=EmEn3、玻尔原子理论轨道：原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应，原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的。氢原子的对应关系： rn=n2r1，En=E1/n2第6页，共23页。能级：原子核外电子轨道的不连续对应原子的能量也不连续，这些能量值叫做能级。基态：能量的最低值激发态：除基态以外的其它状态氢原子能级图和轨道半径E1=13.6ev能级：En=E1/n2轨道半径：r1=0.531010mrn=n2r1n=1、2、3称为量子数原子的能量是指电子在定态（轨道）上运动的动能和系统的电势能。规律半径越大，动能越少，

4、电势能越大，总能量越大第7页，共23页。氢原子的能级图-0.851234n5-3.40-1.51-0.540En/eV-13.6氢原子的能级第8页，共23页。跃迁的条件原子从低能级向高能级跃迁所吸收的光子能量必为： h=EmEn-不能满足此式就不跃迁注意：电离不受上述条件限制，只要光子能量大于等于原子的初始能级值就会发生电离。电离后的电子动能：EK= hEn当实物粒子与原子作用使原子激发或电离时，原子所吸收的能量为实物粒子的全部或部分动能。当实物粒子的动能大于或等于两能级差就可能使原子受激发跃迁；大于或等于某能级值就可能使原子电离。重点注意第9页，共23页。原子光谱原子跃迁要放出光子，光子能量

5、h=EmEn原子能级的不连续可得原子光谱不连续原子从高能级向低能级跃迁可产生的光子数为：一群原子（6）玻尔理论的成功与局限性 由于引进量子理论（轨道量子化和能量量子化），玻尔理论成功地解释了氢光谱的规律。但由于它保留了过多的经典物理理论（牛顿第二定律、向心力、库仑力等），所以在解释其他原子的光谱上都遇到很大的困难。 第10页，共23页。思考：氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中 ( ) A原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量增大 B原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也减小 C原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小

6、，原子的能量增大 D原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大，原子的能量增加D第11页，共23页。二、认识原子核的复杂结构1、天然放射现象 发现-贝克勒尔意义：天然放射现象使人们认识到原子核具有复杂结构-原子核可以再分天然放射现象：元素自发地放出射线的现象 放射性：物质发射射线的性质放射性元素：有放射性的元素。原子序数83的所有元素均具放射性，83的有的元素也具放射性。第12页，共23页。各种放射线的性质比较 思考:请分析为什么射线的偏转总是最大? 三种射线在匀强磁场、匀强电场的偏转情况比较： 第13页，共23页。2、衰变原子核自发放出粒子或粒子变成新的原子核的变化过程注意：在 、衰变

7、过程中，多余的能量均以射线的形式释放能量如：概念：、衰变的分类和规律放出粒子的衰变放出粒子的衰变衰变衰变类别特征规律第14页，共23页。写衰变方程满足的规律：质量数守恒和核电荷数守恒核反应不可逆，用（4）衰变的实质衰变：是某元素的原子核同时放出两个质子和两 个中子组成的粒子。衰变：元素的原子核的一个中子变成质子时同时放出一电子思考：放射性元素衰变时所放出的粒子是 ( ) A.原子的外层电子 B.原子核内的电子 C.原子核内中子衰变成质子时产生的 D.原子核外电子跃迁时放出的光子 C第15页，共23页。衰变时遵守质量数守恒和核电荷数守恒，及动量守恒。（5）计算衰变次数的方法半衰期： 放射性元素的

8、原子核有半数发生衰变所需的时间 注：半衰期由原子核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关。规律：外切 大圆内切 大圆衰变粒子衰变离子半径R与粒子的电量成反比！第16页，共23页。放射性的防护与应用例2、某两个重离子结合成超重元素的反应时，发现所生成的超重元素的核X经过6次衰变后成为 ，由此可以判定该超重元素的原子序数和质量数依次是 A124，259 B124，265 C112，265 D112，281 放射性同位素的发现：约里奥居里应用：利用射线作为示踪原子考古研究正电子D第17页，共23页。核反应 所有核反应的反应前后都遵守： 质量数守恒、电荷数守恒。（注意：质量并不守恒。）1.

9、核反应类型衰变：衰变：（核内）衰变：（核内）+衰变：（核内）衰变：原子核处于较高能级,辐射光子后跃迁到低能级.第18页，共23页。人工转变：（发现质子的核反应）（发现中子的核反应）（人工制造放射性同位素）重核的裂变：在一定条件下（超过临界体积），裂变反应会连续不断地进行下去，这就是链式反应。轻核的聚变：（需要几百万度高温，所以又叫热核反应）第19页，共23页。三、核反应、核能1、核反应：原子核发生变化变成新原子核的过程人工转变：用人工的方法使原子核发生变化发现质子发现中子衰变裂变聚变衰变裂变聚变人工转变卢瑟福查德威克2、原子核的组成和核力 原子核由质子和中子组成，质子和中子统称核子，核力是短程

10、力，只有相临的核子之间才存在核力。第20页，共23页。二、核能1.核能: 核反应中放出的能叫核能。2.质量亏损核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫做质量亏损。3.质能方程（1）爱因斯坦的相对论指出：物体的能量和质量之间存在着密切的联系，它们的关系是：E = mc2，这就是爱因斯坦的质能方程。（2）质能方程的另一个表达形式是：E=mc2。以上两式中的各个物理量都必须采用国际单位。在非国际单位里，可以用1u=931.5MeV。它表示1原子质量单位的质量跟931.5MeV的能量相对应。第21页，共23页。3、核能：核反应中释放的能量质量亏损：核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些 E = mc2 或E=mc2 释放核能的途径裂变：质能方程 ：爱因斯坦的相对论指出：物体的能量和质量