原子物理知識點知識講解

學(xué)習(xí)資料一、光電效應(yīng)現(xiàn)象1、光電效應(yīng)：光電效應(yīng)：物體在光（包括不可見光）的照射下發(fā)射電子的現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。2、光電效應(yīng)的研究結(jié)論：①任何一種金屬，都有一個極限頻率，入射光的頻率必須大于這個極限頻率 ，．．．．．．．．．．．．．．．．才能產(chǎn)生光電效應(yīng)；低于這個頻率的光不能產(chǎn)生光電效應(yīng)。 ②光電子的最大初動．．．．．．．．能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨著入射光頻率的增大而增大。注意：從金屬出來的．．．．．．．．．． ．． ．．電子速度會有差異，這里說的是從金屬表面直接飛出來的光電子。③入射光照到金屬上時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的，一般不超過10-9s；④當(dāng)入射光的頻率．．．．．．．．．．．．大于極限頻率時，光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比。3、光電效應(yīng)的應(yīng)用：光電管：光電管的陰極表面敷有堿金屬，對電子的束縛能力比較弱，在光的照射下容易發(fā)射電子，陰極發(fā)出的電子被陽極收集，在回路中形成電流，稱為光電流。注意：①光電管兩極加上正向電壓， 可以增強(qiáng)光電流。②光電流的大小跟入射光的強(qiáng)度和正向電壓有關(guān)，與入射光的頻率無關(guān)。入射光的強(qiáng)度越大，光電流越大。③遏止電壓U0?；芈分械墓怆娏麟S著反向電壓的增加而減小，當(dāng)反向電壓U0滿足：1mvmax2 eU0，光電流將會減小到零，所以遏止電壓與入射光的頻率有2關(guān)。4、波動理論無法解釋的現(xiàn)象：①不論入射光的頻率多少，只要光強(qiáng)足夠大，總可以使電子獲得足夠多的能量，從而產(chǎn)生光電效應(yīng)，實際上如果光的頻率小于金屬的極限頻率，無論光強(qiáng)多大，都不能產(chǎn)生光電效應(yīng)。②光強(qiáng)越大，電子可獲得更多的能量，光電子的最大初始動能應(yīng)該由入射光的強(qiáng)度來決定，實際上光電子的最大初始動能與光強(qiáng)無關(guān)，與頻率有關(guān)。③光強(qiáng)大時，電子能量積累的時間就短，光強(qiáng)小時，能量積累的時間就長，實際上無論光入射的強(qiáng)度怎樣微弱，幾乎在開始照射的一瞬間就產(chǎn)生了光電子.二、光子說1、普朗克常量普郎克在研究電磁波輻射時，提出能量量子假說：物體熱輻射所發(fā)出的電磁波的能量是不連續(xù)的，只能是hv的整數(shù)倍，hv稱為一個能量量子。即能量是一份一份的。其中v輻射頻率，h是一個常量，稱為普朗克常量。2、光子說在空間中傳播的光的能量不是連續(xù)的， 而是一份一份的，每一份叫做一個光子，光子的能量ε跟光的頻率ν成正比。hv，其中：h是普朗克常量，v是光的頻率。三、光電效應(yīng)方程1、逸出功W0: 電子脫離金屬離子束縛，逸出金屬表面克服離子引力做的功。各種學(xué)習(xí)資料，僅供學(xué)習(xí)與交流學(xué)習(xí)資料2、光電效應(yīng)方程：如果入射光子的能量 hv大于逸出功W0，那么有些光電子在脫離金屬表面后還有剩余的動能——根據(jù)能量守恒定律，入射光子的能量hv等于出射光子的最大初動能與逸出功之和，即hv1mvmax2W0其中1mvmax2是指出射光子的最大初動能。223、光電效應(yīng)的解釋：①極限頻率：金屬內(nèi)部的電子一般一次只能吸收一個光子的能量，只有入射光子的能量hv大于或者等于逸出功 W0即：v W0時，電子才有可能逸出，這就h是光電效應(yīng)存在極限頻率的原因。②遏制電壓：由hv 1mvmax2W0和1mvmax2eU0有：hveU0W0，所以遏2 2制電壓只與入射光頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，這就是光電效應(yīng)存在遏制電壓的原因。四、康普頓效應(yīng)（表明光子具有動量）1、康普頓效應(yīng)：用X射線照射物體時，一部分散射出來的X射線的波長會變長，這個現(xiàn)象叫康普頓效應(yīng)?？灯疹D效應(yīng)是驗證光的波粒二象性的重要實驗之一。2、康普頓效應(yīng)的意義：證明了愛因斯坦光子假說的正確性，揭示了光子不僅具有能量，還具有動量。光子的動量為 p h3、現(xiàn)象解釋：碰撞前后光子與電子總能量守恒，總動量也守恒。碰撞前，電子可近似視為靜止的，碰撞后，電子獲得一定的能量和動量，X光子的能量和動量減小，所以X射線光子的波長λ變長。高考考點：原子物理考點分析一、歷史人物及相關(guān)成就1、湯姆生：發(fā)現(xiàn)電子，并提出原子棗糕模型 ——說明原子可再分2、盧瑟福： 粒子散射實驗——說明原子的核式結(jié)構(gòu)模型發(fā)現(xiàn)質(zhì)子3、查德威克：發(fā)現(xiàn)中子4、約里奧.居里夫婦：發(fā)現(xiàn)正電子5、貝克勒爾：發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象——說明原子核可再分6、愛因斯坦：質(zhì)能方程Emc2，Emc27、玻爾：提出玻爾原子模型，解釋氫原子線狀光譜8、密立根：油滴實驗——測量出電子的電荷量二、核反應(yīng)的四種類型類型可控性核反應(yīng)方程典例衰變自發(fā)23892U23490Th24He衰變各種學(xué)習(xí)資料，僅供學(xué)習(xí)與交流學(xué)習(xí)資料衰變自發(fā)234Th234Pa0e90911147N24He178o11H盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子49Be24He126C01n查德威克發(fā)現(xiàn)中子人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂?327Al24He1530P01n約里奧.居里夫婦1530P1430Si10e發(fā)現(xiàn)放射性同位素，同時發(fā)現(xiàn)正電子重核裂變比較容易進(jìn)23592U01n14456Ba3689Kr301n行人工控制23592U01n13654Xe3890Sr1001n除氫彈外無12H13H24He01n輕核聚變法控制提醒：1、核反應(yīng)過程一般都是不可逆的，所以核反應(yīng)方程只能用單箭頭表示反應(yīng)方向，不能用等號連接。2、核反應(yīng)的生成物一定要以實驗事實為基礎(chǔ)， 不能憑空只依據(jù)兩個守恒定律杜撰出生成物來寫出核反應(yīng)方程3、核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，遵循電荷數(shù)守恒三、三種射線比較種類射線(24He)射線(10e)射線速度0.1c0.99cC在電磁場中偏轉(zhuǎn)與a射線反向偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)貫穿本領(lǐng)最弱，用紙能擋住較強(qiáng)，穿透幾毫米的鋁最強(qiáng)，穿透幾厘米的板鉛板對空氣的電很強(qiáng)較弱很弱離作用核內(nèi)兩個中子和兩個質(zhì)子結(jié)合的比較緊密，有產(chǎn)生機(jī)制 時會作為一個整體從較大的原子核拋射出來

核內(nèi)的中子可以轉(zhuǎn)化為 放射性原子核在發(fā)生一個質(zhì)子和一個電子， 兩種衰變后產(chǎn)生得新產(chǎn)生的電子從核內(nèi)發(fā)射 核往往處于高能級，出來 當(dāng)它向低能級躍遷時，輻射 r光子提醒： 半衰期：表示原子衰變一半所用時間1、半衰期由原子核內(nèi)部本身的因素?fù)?jù)頂，跟原子所處的物理狀態(tài) (如壓強(qiáng)、溫度 )或化學(xué)狀態(tài)（如單質(zhì)、化合物）無關(guān)2、半衰期是大量原子核衰變時的統(tǒng)計規(guī)律，個別原子核經(jīng)多長時間衰變無法預(yù)測，對個別或極少數(shù)原子核，無半衰期而言。各種學(xué)習(xí)資料，僅供學(xué)習(xí)與交流學(xué)習(xí)資料3、放射性同位素的應(yīng)用：（1）工業(yè)、攤上、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等（2）作為示蹤原子四、原子結(jié)構(gòu)1、原子的核式結(jié)構(gòu)模型（1） 粒子散射實驗結(jié)果：絕大多數(shù) 粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進(jìn)， 少數(shù) 粒子發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)， 極少數(shù) 粒子甚至被反彈回來。（2）原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心有一個很小的原子核，原子全部的正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在核里，帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。（3）原子核的尺度：原子核直徑的數(shù)量級為 10-15m，原子直徑的數(shù)量級約為 10-10m。（4）原子核的組成：原子核是由質(zhì)子和中子組成的，原子核的電荷數(shù)等于核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)。2、玻爾原子模型1）原子只能處于一系列能量不連續(xù)的狀態(tài)中，具有確定能量的未定狀態(tài)叫定態(tài)。原子處于最低能級的狀態(tài)叫基態(tài)，其他的狀態(tài)叫激發(fā)態(tài)。2）頻率條件：高能m到低能m態(tài)：輻射光子 hv Em En hc3）原子的不同能量狀態(tài)對應(yīng)于電子的不同運行軌道。五、氫原子光譜1）氫原子能級圖：提醒：nE/eVA、原子躍遷條件：hvEmEn，只適用于光子和∞05-0.544-0.85原子作用而使原子在各定態(tài)之間躍遷的情況。對于光子和原子作用而使原子電離時，只要入射光的能

3 -1.512 -3.40量E13.6eV，原子就能吸收，對于實物粒子與原子作用使原子激發(fā)時，粒子能量大于或等于能級1-13.61差即可。圖3B、原子躍遷發(fā)出的光譜線條數(shù)NCn2n(n1)，2是一群氫原子，而不是一個，因為某一個氫原子有固定的躍遷路徑。六、核力與核能1、核力：原子核內(nèi)核子間存在的相互作用力2、特點：強(qiáng)相互作用、短程力，作用范圍 1.5×10-15m之內(nèi)3、核能（1）質(zhì)能方程：一定的能量和一定的質(zhì)量相聯(lián)系，物體的總能量和他的質(zhì)量成正比。即 E mc2含義：物體具有的能量與他的質(zhì)量之間存在簡單的正比關(guān)系，物體的能量增大，質(zhì)量也增大，物體的能量減小，質(zhì)量也減小。（2）核子在結(jié)合成核子時出現(xiàn)質(zhì)量虧損 m，吸收的能量也要相應(yīng)減小。 E mc2原子核分解成核子時要吸收一定的能量，相應(yīng)的質(zhì)量增加m，吸收能量Emc2（2）獲得方式：重核裂變和輕核聚變聚變反應(yīng)比裂變反應(yīng)平均每個核子放出的能量大約要大3-4倍。各種學(xué)習(xí)資料，僅供學(xué)習(xí)與交流學(xué)習(xí)資料波粒二象性、原子結(jié)構(gòu)和原子核一、單項選擇題1．（云南省昆明八中 2012屆高三上學(xué)期期中考試）氫原子輻射出一個光子后，根據(jù)玻爾理論，下述說法中正確的是（ ）A．電子繞核旋轉(zhuǎn)的半徑增大 B ．氫原子的能量增大C．氫原子的電勢能增大 D ．氫原子核外電子的速率增大（云南省部分名校2012屆高三上學(xué)期聯(lián)考理綜卷）某光電管的陰極為金屬鉀制成的，它的逸出功為 2.21eV，如圖所示是氫原子的能級圖， 一群處于 n=能級的氫原子向低能級躍遷時，輻射的光照射到該光電管的陰極上，這束光中能使金屬鉀發(fā)生光電效應(yīng)的光譜線條數(shù)是（ ）A.2條B.4條C.5條D.6條３．圖1所示為氫原子的四個能級，其中E為基態(tài)，若氫原子A處于激發(fā)態(tài)E，氫原子B處于激發(fā)態(tài)E，則下列說法正確的是（）23A．原子A可能輻射出3種頻率的光子B．原子B可能輻射出3種頻率的光子C．原子A能夠吸收原子B發(fā)出的光子并躍遷道能級E4D．原子B能夠吸收原子A發(fā)出的光子并躍遷道能級E44．（北京市朝陽區(qū)2012屆高三上學(xué)期期中統(tǒng)考）下列核反應(yīng)方程中屬于β衰變的是圖1（）A．23592U+01n14456Ba3689Kr+301nB．13153I13154Xe01eC．24He+147N178O11HD．23892U23490Th+24He（福建省福州八中2012屆高三上學(xué)期質(zhì)檢物理試卷）用光照射某種金屬，有光電子從金屬表面逸出，如果光的頻率不變，而減弱光的強(qiáng)度，則（）A．逸出的光電子數(shù)減少，光電子的最大初動能不變B．逸出的光電子數(shù)減少，光電子的最大初動能減小C．逸出的光電子數(shù)不變，光電子的最大初動能減小D．光的強(qiáng)度減弱到某一數(shù)值，就沒有光電子選出了6．（云南省昆明八中2012屆高三上學(xué)期期中考試）下面列出的是一些核反應(yīng)方程（）1530P1430SiX49Be12H105BY24He24He37LiZA．X是質(zhì)子，Y是中子，Z是正電子B．X是正電子，Y是質(zhì)子，Z是中子

E4E3E2E1各種學(xué)習(xí)資料，僅供學(xué)習(xí)與交流學(xué)習(xí)資料C．X是中子，Y是正電子，Z是質(zhì)子 D ．X是正電子，Y是中子，Z是質(zhì)子7．(2011年廣州模擬)仔細(xì)觀察氫原子的光譜，發(fā)現(xiàn)它只有幾條分離的不連續(xù)的亮線，其原因是( )A．氫原子只有幾個能級 B ．氫原子只能發(fā)出平行光C．氫原子有時發(fā)光，有時不發(fā)光D．氫原子輻射的光子的能量是不連續(xù)的，所以對應(yīng)的光的頻率也是不連續(xù)的8．（甘肅省河西五市部分高中 2012屆高三上學(xué)期聯(lián)考試題）下列說法正確的是（ ）A．天然放射現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部具有復(fù)雜結(jié)構(gòu) B ． 粒子散射實驗說明原子核內(nèi)部具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)C．原子核能發(fā)生 β衰變說明原子核內(nèi)存在電子D．氫原子從定態(tài) n=3躍遷到n=2，再躍遷到 n=l定態(tài)，則后一次躍遷輻射出的光子波長比前一次的長9．（山西省忻州一中 2012屆高三上學(xué)期月考試題）核電站核泄漏的污染物中含有碘 131和銫137。碘131的半衰期約為 8天，會釋放 β射線；銫137是銫133的同位素，半衰期約為30年，發(fā)生衰變時會輻射 γ射線。下列說法正確的是（ ）A．碘131釋放的β射線由氦核組成B．銫137衰變時輻射出的γ光子能量小于可見光光子能量C．與銫137相比，碘131衰變更慢D．銫133和銫137含有相同的質(zhì)子數(shù)10.（甘肅省蘭州五十五中2012屆高三上學(xué)期月考試題）放射性同位素釷232經(jīng)α?β衰變會生成氡,其衰變方程為232Th220Rnxαβ9086y，其中()A.x=1，y=3B.x=2，y=3C.x=3，y=1D.x=3，y=211．(2011屆·南京調(diào)研)下列敘述中不正確的有________．．光的粒子性被光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)所證實B．在α粒子散射實驗的基礎(chǔ)上，盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型C．紅外線照射某金屬表面時發(fā)生了光電效應(yīng)，則紫外線也一定可以使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)D．普朗克為了解釋光電效應(yīng)的規(guī)律，提出了光子說。１２、（04全國卷）．在核反應(yīng)方程式 92235U 10n 9038Sr13654Xe kX中 （ ）A．X是中子，k=9 B．X是中子，k=10C．X是質(zhì)子，k=9 D．X是質(zhì)子，k=10１３、某原子核 ZAX吸收一個中子后，放出一個電子，分裂為兩個α粒子。由此可知 （）各種學(xué)習(xí)資料，僅供學(xué)習(xí)與交流學(xué)習(xí)資料A．A=7，Z=3B ．A=7，Z=4 C．A=8，Z=3 D．A=8，Z=4１４、（06黑龍江）中子 n、質(zhì)子p、氘核D的質(zhì)量分別為 mn、mp、mD.現(xiàn)用光子能量為 E的γ射線照射靜止氘核使之分解，反應(yīng)的方程為 D p n 若分解后中子、質(zhì)子的動能可視為相等，則中子的動能是： ( )A.1[(mDmpmn)c2E]2C.1[(mDmpmn)c2E]2１５、.現(xiàn)有三個核反應(yīng)：

B. 1[(mD mn mp)c2D. 1[(mD mn mp)c2

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E]E]①2411Na→1224Mg＋01e②23592U＋01n→14156Ba＋36Kr＋301n③12H＋31H→24He＋01n下列說法正確的是（）A①是裂變，②是β衰變，③是聚變B①是聚變，②是裂變，③是β衰變C①是β衰變，②是裂變，③是聚變D①是β衰變，②是聚變，③是裂變１６、（０６重慶）14C是一種半衰期為5730年的放射性同位素。若考古工作者探測到某古木中14C的含量為原來的1，則該古樹死亡時間距今大約（）4A.22920年B.11460C.5730年D.2865年１７、（０６北京）目前核電站利用的核反應(yīng)是 （ ）A.裂變，核燃料為鈾 B.聚變，核燃燒為鈾C(jī).裂變，核燃燒為氘 D.聚變，核燃料為氘１８、（０７北京）下列說法正確的是： （ ）．太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的核裂變反應(yīng)B．湯姆生發(fā)現(xiàn)電子，表明原子具有核式結(jié)構(gòu)C．一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng)，是因為該束光的波長太短D．按照波爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時，電子的動能減小，原子總能量增加二、雙項選擇題１９．（山東省臨沂市 2012屆高三上學(xué)期期中考試試題） 科學(xué)家們并不比常人有太多的身體差異，只是他們善于觀察，勤于思考，有更好的發(fā)現(xiàn)問題探究問題的毅力。 下列規(guī)律或定律與對應(yīng)的科學(xué)家敘述正確的是（ ）A．伽利略與自由落體定律 B．開普勒與行星運動定律C．愛因斯坦與能量守恒定律 D．牛頓與相對論各種學(xué)習(xí)資料，僅供學(xué)習(xí)與交流學(xué)習(xí)資料２０.（陜西省長安一中 2012屆高三上學(xué)期月考試卷） 隨著科技的發(fā)展，大量的科學(xué)實驗促進(jìn)了人們對微觀領(lǐng)域的認(rèn)識，下列說法正確的是（ ）A．湯姆孫通過對陰極射線的研究發(fā)現(xiàn)了電子，從而揭示了原子核是有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的B．盧瑟福通過 α粒子轟擊氮核實驗的研究，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子C．德布羅意首先提出了物質(zhì)波的猜想，而電子衍射實驗證實了他的