35物理原子物理部分知識(shí)點(diǎn)匯總

17章：波粒二象性準(zhǔn)備知識(shí)（1） 各種常見(jiàn)電磁波頻率從小到大（即波長(zhǎng)從大到?。┡帕许樞?yàn)椋簾o(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光（紅橙黃綠藍(lán)靛紫）、紫外線、X射線、射線（2）經(jīng)典的粒子和經(jīng)典的波經(jīng)典的粒子（實(shí)物粒子）：有一定的質(zhì)量和空間的大小，在任意時(shí)刻有確定的位置的速度，在時(shí)空中有確定的軌道。經(jīng)典的波：具有確定的頻率和波長(zhǎng)，具有時(shí)空的周期性17.1能量量子化1.熱輻射：我們周?chē)囊磺形矬w都在輻射電磁波，這種輻射與物體的溫度有關(guān)，所以叫熱輻射。2. 黑體：在熱輻射的同時(shí)，物體表面還會(huì)吸收和反射外界射來(lái)的電磁波，如果一些物體能夠完全吸收投射到其表面的各種波長(zhǎng)的電磁波而不發(fā)生反射，這種物體就是絕對(duì)黑體，簡(jiǎn)稱(chēng)黑體。3. 黑體的輻射特點(diǎn)：黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布與黑體的溫度有關(guān)。隨著溫度的升高，一方面，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有增加，另一方面，輻射強(qiáng)度的極大值班向波長(zhǎng)較短（即頻率大）的方向移動(dòng)。4. 普朗克的能量子假說(shuō)（1） 能量量子化：宏觀物體的能量是連續(xù)的，而普朗克認(rèn)為微觀粒子的能量是量子化的，或說(shuō)微觀粒子的能量是分立的，即帶電微粒的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍。（2） 能量子：不可再分的最小能量值叫做能量子，帶電微粒在輻射或吸收能量時(shí)，也是以這個(gè)最小能量為單位一份一份地輻射或吸收的，且，式中的是電磁波的頻率，叫做普朗克常量，其值17.2光的粒子性2.光電效應(yīng)：照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出，這種現(xiàn)象稱(chēng)為光電效應(yīng)，逸出 的電子叫光電子。3.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律:當(dāng)A板接正極，K板接負(fù)極時(shí)，電子逸出后做加速運(yùn)動(dòng)，電路中存在飽和電流。在光照條件不變的情況下，A極與K極間的電壓增大，則電路中電流也增大,，并且電流會(huì)趨于一個(gè)最大值，然后電壓再增大，電流也不會(huì)增大，這個(gè)最大電流叫飽和電流。注明：入射光越強(qiáng)，則單位時(shí)間里的光子數(shù)越多，從K板中逸出的電子就越多，電荷量Q就越大，所以，飽和電流就越大。即光越強(qiáng)，飽和電流越大。當(dāng)A板接負(fù)極，K板接正極時(shí)，電子逸出后做減速運(yùn)動(dòng)，電路中存在遏止電壓。 A極與K極間的電壓增大，則電路中電流要減小,，當(dāng)電壓大到某一數(shù)值，電路中的電流會(huì)為0，此時(shí)， 這個(gè)電壓值叫做遏止電壓。存在截止頻率光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性。 從光照射到金屬表面到其表面逸出光電子的時(shí)間一般不超過(guò)10-9S，即光電效應(yīng)幾乎是瞬時(shí)的。4. 愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程光子：光本身就是由一個(gè)個(gè)不可分割的能量子組成的，頻率為 的光的能量子能量為這些能量子被稱(chēng)為光子。愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程：在光電效應(yīng)中，金屬表面的電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是 ，這些能量一部分用來(lái)克服金屬的逸出功 ，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的初動(dòng)能夠 ，即：注明：當(dāng)光子的能量 剛好等于金屬的逸出功 時(shí)，即 ，此時(shí)算出的頻率即為截止頻率。5. 康普頓效應(yīng)：在光的散射時(shí)，除了有與入射光波長(zhǎng)相同的光，還有比入射光波長(zhǎng)大的光（即頻率比入射光?。@種現(xiàn)象稱(chēng)為康普頓效應(yīng)。解釋?zhuān)寒?dāng)光子進(jìn)入到物體內(nèi)部時(shí)，某些光子可能與物體內(nèi)部的電子碰撞，使光子的能量減小，即光子頻率減?。úㄩL(zhǎng)變大）。綜述：光電效應(yīng)表明光子具有能量，康普頓效應(yīng)表明光子還具有動(dòng)量，兩種效應(yīng)深入地揭示了光具有粒子性。17.3粒子的波動(dòng)性1. 光的波粒二象性光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性。能表明光具有波動(dòng)性的現(xiàn)象有光的干涉、衍射等，能表明光具有粒子性的現(xiàn)象有光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)等。2. 粒子的波動(dòng)性法國(guó)物理學(xué)家德布羅意提出，實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性，即每一個(gè)運(yùn)動(dòng)的粒子都與一個(gè)對(duì)應(yīng)波相聯(lián)系，且粒子的能量和動(dòng)量跟它對(duì)應(yīng)的波的頻率和波長(zhǎng)之間，也滿(mǎn)足 這種與實(shí)物粒子相聯(lián)系的波稱(chēng)為德布羅意波，也叫物質(zhì)波。3. 物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1927年戴維孫的GP湯姆孫分別利用晶體做了電子束衍射的實(shí)驗(yàn)，得到了電子衍射圖樣，從而證實(shí)了電子具有波動(dòng)性。4. 大量光子產(chǎn)生的效果表現(xiàn)出波動(dòng)性，少量光子主要表現(xiàn)出粒子性。頻率高的光子表現(xiàn)出的粒子性強(qiáng)，頻率低的光子表現(xiàn)出的波動(dòng)性強(qiáng)從光子的概念上看，光波是一種概率波.18章：原子結(jié)構(gòu)18.1、電子的發(fā)現(xiàn)和湯姆生的原子模型：1.電子的發(fā)現(xiàn)：1897年英國(guó)物理學(xué)家湯姆生，對(duì)陰極射線進(jìn)行了一系列研究，從而發(fā)現(xiàn)了電子。電子的發(fā)現(xiàn)表明：原子存在精細(xì)結(jié)構(gòu)，從而打破了原子不可再分的觀念。2.湯姆生的原子模型：1903年湯姆生設(shè)想原子是一個(gè)帶電小球，它的正電荷均勻分布在整個(gè)球體內(nèi)，而帶負(fù)電的電子鑲嵌在正電荷中。（西瓜模型或棗糕模型）18.2、粒子散射實(shí)驗(yàn)和原子核式結(jié)構(gòu)模型1.粒子散射實(shí)驗(yàn)：1909年，盧瑟福及助手蓋革和馬斯頓完成的.裝置：如右圖?，F(xiàn)象：a. 絕大多數(shù)粒子穿過(guò)金箔后，仍沿原來(lái)方向運(yùn)動(dòng)，不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。b. 有少數(shù)粒子發(fā)生較大角度的偏轉(zhuǎn)c. 有極少數(shù)粒子的偏轉(zhuǎn)角超過(guò)了90，有的幾乎達(dá)到180，即被反向彈回。2.原子的核式結(jié)構(gòu)模型：由于粒子的質(zhì)量是電子質(zhì)量的七千多倍，所以電子不會(huì)使粒子運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生明顯的改變，只有原子中的正電荷才有可能對(duì)粒子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生明顯的影響。如果正電荷在原子中的分布，像湯姆生模型那模均勻分布，穿過(guò)金箔的粒了所受正電荷的作用力在各方向平衡，粒了運(yùn)動(dòng)將不發(fā)生明顯改變。散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象證明，原子中正電荷不是均勻分布在原子中的。1911年，盧瑟福通過(guò)對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)的分析計(jì)算提出原子核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心存在一個(gè)很小的核，稱(chēng)為原子核，原子核集中了原子所有正電荷和幾乎全部的質(zhì)量，帶負(fù)電荷的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。原子核半徑約為10-15m，原子軌道半徑約為10-10m。18.3.光譜1.光譜定義：用光柵或棱鏡把可見(jiàn)光按波長(zhǎng)展開(kāi)，獲得光的波長(zhǎng)(頻率)成分和強(qiáng)度分布的記錄，即光譜2.光譜分類(lèi)：有些光譜是一條條的亮線，這樣的亮線叫譜線，這樣的光譜叫線狀譜有的光譜看起來(lái)不是一條條分布的譜線，而是連續(xù)在一起的光帶，這樣的光譜叫作連續(xù)譜3.特征光譜：各種原子的發(fā)射光譜都是線狀譜，說(shuō)明原子只發(fā)射特定頻率的光不同原子發(fā)射的線狀譜的亮線位置不同，說(shuō)明不同原子發(fā)光頻率是不一樣的，因此這些亮線稱(chēng)為原子的特征光譜4.光譜分析：利用原子的特征譜線來(lái)鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分，這種方法叫作光譜分析18.4.玻爾的原子模型1.原子核式結(jié)構(gòu)模型與經(jīng)典電磁理論的矛盾（兩方面）a電子繞核作圓周運(yùn)動(dòng)是加速運(yùn)動(dòng)，按照經(jīng)典理論，加速運(yùn)動(dòng)的電荷，要不斷地向周?chē)l(fā)射電磁波，電子的能量就要不斷減少，最后電子要落到原子核上，這與原子通常是穩(wěn)定的事實(shí)相矛盾。b電子繞核旋轉(zhuǎn)時(shí)輻射電磁波的頻率應(yīng)等于電子繞核旋轉(zhuǎn)的頻率，隨著旋轉(zhuǎn)軌道的連續(xù)變小，電子輻射的電磁波的頻率也應(yīng)是連續(xù)變化，因此按照這種推理原子光譜應(yīng)是連續(xù)光譜，這種原子光譜是線狀光譜事實(shí)相矛盾。2.玻爾理論上述兩個(gè)矛盾說(shuō)明，經(jīng)典電磁理論已不適用原子系統(tǒng)，玻爾從光譜學(xué)成就得到啟發(fā)，利用普朗克的能量量了化的概念，提了三個(gè)假設(shè)：軌道量子化假設(shè)，玻爾認(rèn)為，電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)，服從經(jīng)典力學(xué)的規(guī)律，但軌道不是任意的，只有半徑符合一定的條件時(shí)，這樣的軌道才是可能的，也就是說(shuō)，電子的軌道是量子化的，電子在這些軌道上繞核的轉(zhuǎn)動(dòng)的穩(wěn)定的，不產(chǎn)生電磁輻射。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)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然做加速運(yùn)動(dòng)，但并不向外在輻射能量，這些狀態(tài)叫定態(tài)。躍遷假設(shè)：原子從一個(gè)定態(tài)（設(shè)能量為Em）躍遷到另一定態(tài)（設(shè)能量為En）時(shí)，它輻射成吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個(gè)定態(tài)的能量差決定，即 hv=EmEn3.玻爾的氫子模型：氫原子的能級(jí)公式和軌道半徑公式：玻爾在三條假設(shè)基礎(chǔ)上，利用經(jīng)典電磁理論和牛頓力學(xué)，計(jì)算出氫原子核外電子的各條可能軌道的半徑，以及電子在各條軌道上運(yùn)行時(shí)原子的能量，（包括電子的動(dòng)能和原子的熱能。）氫原子的能級(jí)圖：氫原子的各個(gè)定態(tài)的能量值，叫氫原子的能級(jí)。按能量的大小用圖開(kāi)像的表示出來(lái)即能級(jí)圖。其中n=1的定態(tài)稱(chēng)為基態(tài)。n=2以上的定態(tài)，稱(chēng)為激發(fā)態(tài)。19章：原子核19.1.原子核的組成1.天然放射現(xiàn)象（1）天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)：1896年法國(guó)物理學(xué)，貝克勒耳發(fā)現(xiàn)鈾或鈾礦石能放射出某種人眼看不見(jiàn)的射線。這種射線可穿透黑紙而使照相底片感光。（2）放射性：物質(zhì)能發(fā)射出上述射線的性質(zhì)稱(chēng)放射性（3）放射性元素：具有放射性的元素稱(chēng)放射性元素（4）天然放射現(xiàn)象：某種元素自發(fā)地放射射線的現(xiàn)象，叫天然放射現(xiàn)象。原子序數(shù)大于或等于83的元素，都能自發(fā)地以出射線。原子序數(shù)小于83的元素，有一些也能放出射線。這表明原子核存在精細(xì)結(jié)構(gòu)，是可以再分的。2. 放射線的成份和性質(zhì)：用電場(chǎng)和磁場(chǎng)來(lái)研究放射性元素射出的射線，在電場(chǎng)中軌跡，如：圖1射 線 種 類(lèi)射 線 組 成性 質(zhì)電 離 作 用貫 穿 能 力速度射線氦核組成的粒子流很 強(qiáng)很 弱約1/10C射線高速電子流較 強(qiáng)較 強(qiáng)0.99C射線高頻光子很 弱很 強(qiáng)C3、原子核的組成原子核的組成：原子核是由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱(chēng)為核子在原子核中有：質(zhì)子數(shù)等于電荷數(shù)、核子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)、中子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)減電荷數(shù)19.2原子核的衰變 衰變：原子核由于放出某種粒子而轉(zhuǎn)變成新核的變化稱(chēng)為衰變?cè)谠雍说乃プ冞^(guò)程中，電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒衰 變 類(lèi) 型衰 變 方 程衰 變 規(guī) 律 衰 變新 核 衰 變新 核 在衰變中新核質(zhì)子數(shù)多一個(gè)，而質(zhì)量數(shù)不變是由于反映中有一個(gè)中子變?yōu)橐粋€(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，即：.輻射伴隨著衰變和衰變產(chǎn)生，這時(shí)放射性物質(zhì)發(fā)出的射線中就會(huì)同時(shí)具有、和三種射線。半衰期：放射性元素的原子核的半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間，稱(chēng)該元素的半衰期。放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身因素決定的，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒(méi)有關(guān)系。19.4放射性的應(yīng)用與防護(hù)1.放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素同位素：具有相同的質(zhì)子和不同中子數(shù)的原子互稱(chēng)同位素，放射性同位素：具有放射性的同位素叫放射性同位素。1934年，約里奧居里夫婦發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)粒子轟擊的鋁片中含有放射性磷，即：反應(yīng)生成物P是磷的一種同位素，自然界沒(méi)有天然的，它是通過(guò)核反應(yīng)生成的人工放射性同位素。與天然的放射性物質(zhì)相比，人造放射性同位素有以下特點(diǎn)：1、放射強(qiáng)度容易控制2、可以制成各種需要的形狀3、半衰期更短4、放射性廢料容易處理放射性同位素的應(yīng)用：利用它的射線A、由于射線貫穿本領(lǐng)強(qiáng)，可以用來(lái)射線檢查金屬內(nèi)部有沒(méi)有砂眼或裂紋，所用的設(shè)備叫射線探傷儀B、利用射線的穿透本領(lǐng)與物質(zhì)厚度密度的關(guān)系，來(lái)檢查各種產(chǎn)品的厚度和密封容器中液體的高度等，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制C、利用射線使空氣電離而把空氣變成導(dǎo)電氣體，以消除化纖、紡織品上的靜電D、利用射線照射植物，引起植物變異而培育良種，也可以利用它殺菌、治病等作為示蹤原子：用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生物研究等.棉花在結(jié)桃、開(kāi)花的時(shí)候需要較多的磷肥，把磷肥噴在棉花葉子上，磷肥也能被吸收但是，什么時(shí)候的吸收率最高、磷在作物體內(nèi)能存留多長(zhǎng)時(shí)間、磷在作物體內(nèi)的分布情況等，用通常的方法很難研究如果用磷的放射性同位素制成肥料噴在棉花葉面上，然后每隔一定時(shí)間用探測(cè)器測(cè)量棉株各部位的放射性強(qiáng)度，上面的問(wèn)題就很容易解決放射性的防護(hù)：在核電站的核反應(yīng)堆外層用厚厚的水泥來(lái)防止放射線的外泄用過(guò)的核廢料要放在很厚很厚的重金屬箱內(nèi)，并埋在深海里在生活中要有防范意識(shí)，盡可能遠(yuǎn)離放射源補(bǔ)充：核反應(yīng)方程 1.熟記一些實(shí)驗(yàn)事實(shí)的核反應(yīng)方程式。盧瑟福用粒子轟擊氦核打出質(zhì)子： 貝克勒耳和居里夫人發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象：衰變： 衰變： 查德威克用粒子轟擊鈹核打出中子（發(fā)現(xiàn)中子）： 居里夫人發(fā)現(xiàn)正電子： 輕核聚變： 重核裂變：2.熟記一些粒子的符號(hào) 粒子（）、質(zhì)子（）、中子（）、電子（）、氘核（）、氚核（）3.注意在核反應(yīng)方程式中，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)是守恒的。19.5核力與結(jié)合能1. 核力定義：原子核內(nèi)核子之間的相互作用。特點(diǎn)：核力是強(qiáng)相互作用的一種，在原子核的尺度內(nèi)，核力比庫(kù)侖力大得多。核力是短程力。核力的飽和性，每個(gè)核子只跟鄰近的核子發(fā)生核力作用。2. 原子核中質(zhì)子與中子的比例自然界中，較輕的原子核，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等，對(duì)于較重的原子核，中子數(shù)要大于質(zhì)子數(shù)。越重的元素，兩者相差越大。（具體解釋看課本80頁(yè)中間部分）3. 結(jié)合能與質(zhì)量虧損結(jié)合能：把原子核分解為獨(dú)立的核子，所需要的能量，叫做原子的結(jié)合能。比結(jié)合能：結(jié)合能與核子數(shù)之比稱(chēng)為比結(jié)合能。質(zhì)量虧損：核反應(yīng)前與后的總質(zhì)量之差，損失的能量：19.6重核裂變 核聚變 釋放核能的途徑裂變和聚變裂變反應(yīng)：裂變：重核在一定條件下轉(zhuǎn)變成兩個(gè)中等質(zhì)量的核的反應(yīng)，叫做原子核的裂變反應(yīng)。例如：鏈