原子物理复习

原子物理复习判断下列说法的正误：(1)汤姆孙首先发现了电子，并测定了电子电荷量，且提出了“枣糕”式原子模型(

)(2)卢瑟福做α粒子散射实验时发现α粒子绝大多数穿过，只有少数发生大角度偏转(

)(3)α粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 (

)(4)卢瑟福提出了原子“核式结构”模型，并解释了α粒子发生大角度偏转的原因(

)[知识梳理]1．电子的发现：1897年，英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子．2．原子的核式结构(1)α粒子散射实验的结果绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但______α粒子发生了大角度偏转，________α粒子甚至被撞了回来，(2)卢瑟福的原子核式结构模型在原子的中心有一个很小的核，叫__________，原子的所有正电荷和几乎____________都集中在原子核里，带负电的________在核外绕核旋转．(3)原子核的尺度：原子核直径的数量级为________m，原子直径的数量级约为________m.三、玻尔原子模型、能级玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有________．①原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子绕核运动，但不向外辐射能量②原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的③电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射(或吸收)一定频率的光子④电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率1．玻尔原子模型(1)轨道假设：原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动，电子绕核运动的可能轨道是____________的．(2)定态假设：电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，因而具有不同的能量，即原子的能量是____________的．这些具有确定能量的稳定状态称为定态，在各个定态中，原子是________的，不向外辐射能量．(3)跃迁假设：原子从一个能量状态向另一个能量状态跃迁时要________或________一定频率的光子，光子的能量等于两个状态的__________，即hν＝________.2．能级：在玻尔理论中，原子各个可能状态的________叫能级．3．基态和激发态：原子能量________的状态叫基态，其他能量(相对于基态)较高的状态叫激发态．4．量子数：现代物理学认为原子的可能状态是__________的，各状态可用正整数1,2,3，…表示，叫做量子数，一般用n表示．5．氢原子的能级和轨道半径(1)氢原子半径公式rn＝________r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，也称为玻尔半径，r1＝____________m.(2)氢原子能级公式En＝________E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为氢原子基态的能量值，E1＝________eV.第一讲原子结构原子核1．原子的核式结构(1)电子的发现：1897年，英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子．(2)原子的核式结构①α粒子散射实验的结果绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子甚至被撞了回来②卢瑟福的原子核式结构模型在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转．③原子核的尺度：原子核直径的数量级为10－15m，原子直径的数量级约为10－10m.④原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数2．氢原子光谱(1)玻尔原子理论①定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．②跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝Em－En.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s)③轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周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．原子光谱[基础导引]对原子光谱，下列说法正确的是()

A．原子光谱是不连续的B．由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相同的C．各种原子的原子结构不同，所以各种原子的原子光谱也不相同D．分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含哪些元素1．线状谱、连续谱、吸收谱的产生(1)线状谱：由稀薄气体或金属蒸气所发出的光谱为线状光谱，不同元素的谱线不同，又称为原子的特征谱线．(2)连续谱：由炽热固体、液体及高压气体发光所发射的光谱均为连续光谱．(3)吸收谱：连续光谱中某波长的光波被吸收后出现的暗线．太阳光谱就是典型的吸收光谱．2．光谱分析：利用每种原子都有自己的特征谱线可以用来鉴别物质和确定物质的组成成分，且灵敏度很高．在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义．特别提醒光谱的分类3．氢原子的能级、能级公式

(1)氢原子的能级①能级图②能级图中相关量意义的说明相关量表示意义能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态横线左端的数字“1,2,3…”表示量子数横线右端的数字“－13.6，－3.40…”表示氢原子的能级相邻横线间的距离表示相邻的能级差，量子数越大相邻的能级差越小带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁的条件为hν＝Em－En(2)氢原子的能级和轨道半径①氢原子的能级公式：En＝E1/n2(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6eV.②氢原子的半径公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10m.小结:1认识原子结构的线索气体放电的研究―→阴极射线―→发现电子―→汤姆孙的“枣糕”模型―→卢瑟福核式结构模型―→玻尔模型．小结:2．玻尔理论的基本内容

能级假设：氢原子En＝，n为量子数．跃迁假设：hν＝E末－E初．轨道量子化假设：氢原子rn＝n2r1，n为量子数．小结:3．氢原子跃迁时电子动能、电势能与原子能量的变化(1)原子能量：En＝Ekn＋Epn＝E1/n2，随n增大而增大，其中E1＝－13.6eV.(2)电子动能：电子绕氢原子核运动时静电力提供向心力，即ke2/r2＝mv2/r，所以Ekn＝ke2/2rn，随r增大而减小．(3)电势能通过库仑力做功判断电势能的增减．当轨道半径减小时，库仑力做正功，电势能减小；反之，轨道半径增大时，电势能增加．小结:4．记住一些结论(1)一群氢原子处于量子数为n的激发态时可能辐射的光谱条数为N＝.(2)只有光子能量恰好等于跃迁所需的能量(hν＝Em－En)时，光子才被吸收．(3)入射光子能量大于电离能(hν＝E∞－En)时，光子一定能被原子吸收并使之电离，剩余能量为自由电子的动能．第二讲原子核核反应与核能1．天然放射现象、三种射线(1)天然放射现象：放射性元素自发地发出射线的现象，首先由贝可勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构．(2)三种射线的比较

α射线β射线γ射线射线名称比较项目α射线β射线γ射线组成高速氦核流高速电子流光子流(高频电磁波)带电量2e－e0质量4mp

mp＝1.67×10－27kgmp/1840静止质量为零符号24He－10eγ速度0.1c0.99cc垂直电磁场偏转情况偏转偏转不偏转贯穿本领最弱用一张薄纸能挡住较强穿透几厘米厚的铝板最强穿透几厘米厚的铅板对空气的电离作用很强较弱很弱在空气中的径迹粗、短、直细、较长、曲折最长通过胶片感光感光感光2.原子核的衰变(1)原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变．(2)分类α衰变：ZAX→Z－2A－4Y＋24Heβ衰变：ZAX→Z＋1

AY＋－10e(3)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．半衰期由核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理或化学状态无关．3．放射性同位素及应用(1)同位素具有相同质子数而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置，互称同位素．有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素．天然放射性同位素不过四十多种，而人工制造的放射性同位素已达1000多种．(2)放射性同位素的应用①放射性同位素放出的射线应用于工业、探伤、农业、医疗等．②作示踪原子．

注意:衰变实质衰变类型α衰变β衰变衰变方程ZMX―→Z－2M－4Y＋24HeZMX―→Z＋1

MY＋－1

0e衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整体射出中子转化为质子和电子211H＋201n―→24He01n―→11H＋－10e衰变规律电荷数守恒、质量数守恒人工核反应1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核，第一次实现了原子核的人工转变，发现了质子，并预言原子核内还有另一种粒子——中子。1932年，卢瑟福学生查德威克于在α粒子轰击铍核时发现中子，获得诺贝尔物理奖。1934年，约里奥－居里夫妇用α粒子轰击铝箔时，发现了正电子和人工放射性同位素。核力、结合能、质量亏损1.核力核子间的作用力．核力是短程强引力，作用范围在1.5×10－15m之内，只在相邻的核子间发生作用．2．核能核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能．3．质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E＝mc2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这就是质量亏损．由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝Δmc2.裂变反应和聚变反应、裂变反应堆1．裂变反应和聚变反应(1)重核裂变：是重核分裂成中等质量的核的反应过程．如：92235U＋01n―→56144Ba＋3689Kr＋301n.由重核裂变产生的中子使裂变反应能持续地进行的过程称为链式反应，发生链式反应的条件是：裂变物质的体积大于等于临界体积．裂变的应用：原子弹、核反应堆．(2)轻核聚变：聚变是两个轻核结合成质量较大的核的反应过程．如：13H＋12H―→24He＋01n＋17.6MeV使核发生聚变需要几百万度以上的高温，因此聚变又叫热核反应．2．核反应的四种类型

类型可控性核反应方程典例衰变α衰变自发92238U―→90234Th＋24Heβ衰变自发90234Th―→91234Pa＋－1

0e人工转变人工控制714N＋24He―→817O＋11H(卢瑟福发现质子)24He＋49Be―→612C＋01n(查德威克发现中子)1327Al＋24He―→1530P＋01n约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子1530P―→1430Si＋＋1

0e重核裂变比较容易进行人工控制92235U＋01n―→56144Ba＋3689Kr＋301n92235U＋01n―→54136Xe＋3890Sr＋1001n轻核聚变很难控制12H＋13H―→24He＋0