高二物理原子和原子核知識點總結(jié)

高二物理原子和原子核知識點總結(jié)一、原子結(jié)構知識點：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年英國物理學家湯姆生，對陰極射線進行了一系列的研究，從而發(fā)現(xiàn)了電子。電子的發(fā)現(xiàn)表明：原子存在精細結(jié)構，從而打破了原子不可再分的觀念。(2)湯姆生的原子模型：1903年湯姆生設想原子是一個帶電小球，它的正電荷均勻分布在整個球體內(nèi)，而帶負電的電子鑲嵌在正電荷中。2、α粒子散射實驗和原子核結(jié)構模型(1)α粒子散射實驗：1909年，盧瑟福及助手蓋革手嗎斯頓完成①裝置：②現(xiàn)象：a.絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，仍沿原來方向運動，不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。b.有少數(shù)α粒子發(fā)生較大角度的偏轉(zhuǎn)c.有極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)角超過了90度，有的幾乎達到180度，即被反向彈回。(2)原子的核式結(jié)構模型：由于α粒子的質(zhì)量是電子質(zhì)量的七千多倍，所以電子不會使α粒子運動方向發(fā)生明顯的改變，只有原子中的正電荷才有可能對α粒子的運動產(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，穿過金箔的α粒了所受正電荷的作用力在各方向平衡，α粒了運動將不發(fā)生明顯改變。散射實驗現(xiàn)象證明，原子中正電荷不是均勻分布在原子中的。1911年，盧瑟福通過對α粒子散射實驗的分析計算提出原子核式結(jié)構模型：在原子中心存在一個很小的核，稱為原子核，原子核集中了原子所有正電荷和幾乎全部的質(zhì)量，帶負電荷的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。原子核半徑小于10-14m，原子軌道半徑約10-10m。3、玻爾的原子模型(1)原子核式結(jié)構模型與經(jīng)典電磁理論的矛盾(兩方面)a.電子繞核作圓周運動是加速運動，按照經(jīng)典理論，加速運動的電荷，要不斷地向周圍發(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)定的事實相矛盾。b.電子繞核旋轉(zhuǎn)時輻射電磁波的頻率應等于電子繞核旋轉(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是連續(xù)變化，因此按照這種推理原子光譜應是連續(xù)光譜，這種原子光譜是線狀光譜事實相矛盾。(2)玻爾理論上述兩個矛盾說明，經(jīng)典電磁理論已不適用原子系統(tǒng)，玻爾從光譜學成就得到啟發(fā)，利用普朗克的能量量了化的概念，提了三個假設：①定態(tài)假設：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，電子雖然做加速運動，但并不向外在輻射能量，這些狀態(tài)叫定態(tài)。②躍遷假設：原子從一個定態(tài)(設能量為E2)躍遷到另一定態(tài)(設能量為E1)時，它輻射成吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個定態(tài)的能量差決定，即hv=E2-E1③軌道量子化假設，原子的不同能量狀態(tài)，跟電子不同的運行軌道相對應。原子的能量不連續(xù)因而電子可能軌道的分布也是不連續(xù)的。即軌道半徑跟電子動量mv的乘積等于h/2π的整數(shù)倍，即：軌道半徑跟電了動量mv的乘積等于h/2π的整數(shù)倍，即(1)衰變：原子核由于放出某種粒子而轉(zhuǎn)變成新核的變化稱為衰變在原子核的衰變過程中，電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒γ射線是伴隨α、β衰變放射出來的高頻光子流在β衰變中新核質(zhì)子數(shù)多一個，而質(zhì)量數(shù)不變是由于反映中有一個中子變?yōu)橐粋€質(zhì)子和一個電子(2)半衰期：放射性元素的原子核的半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時間，稱該元素的半衰期。一放射性元素，測得質(zhì)量為m,半衰期為T，經(jīng)時間t后，剩余未衰變的放射性元素的質(zhì)量為m3、原子核的人工轉(zhuǎn)變：原子核的人工轉(zhuǎn)變是指用人工的方法(例如用高速粒子轟擊原子核)使原子核發(fā)生轉(zhuǎn)變。(1)質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)：1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氦原子核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子。(2)中子的發(fā)現(xiàn)：1932年，查德威克用α粒子轟擊鈹核，發(fā)現(xiàn)中子。4、原子核的組成和放射性同位素(1)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)稱為核子在原子核中：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)(2)放射性同位素：具有相同的質(zhì)子和不同中子數(shù)的原子互稱同位素，放射性同位素：具有放射性的同位素叫放射性同位素。正電子的發(fā)現(xiàn)：用α粒子轟擊鋁時，發(fā)生核反應。發(fā)生+β衰變，放出正電子三、核能知識點：1、核能：核子結(jié)合成的子核或?qū)⒃雍朔纸鉃楹俗訒r，都要放出或吸收能量，稱為核能。2、質(zhì)能方程：愛因斯坦提出物體的質(zhì)量和能量的關系：E=mc2——質(zhì)能方程3、核能的計算：在核反應中，及應后的總質(zhì)量，少于反應前的總質(zhì)量即出現(xiàn)質(zhì)量虧損，這樣的反就是放能反應，若反應后的總質(zhì)量大于反應前的總質(zhì)量，這樣的反應是吸能反應。吸收或放出的能量，與質(zhì)量變化的關系為：為了計算方便以后在計算核能時我們用以下兩種方法方法一：若已知條件中以千克作單位給出，用以下公式計算公式中單位：方法二：若已知條件中以作單位給出，用以下公式計算公式中單位：4、釋放核能的途徑——裂變和聚變(1)裂變反應：①裂變：重核在一定條件下轉(zhuǎn)變成兩個中等質(zhì)量的核的反應，叫做原子核的裂變反應。②鏈式反應：在裂變反應用產(chǎn)生的中子，再被其他鈾核浮獲使反應繼續(xù)下去。鏈式反應的條件：③裂變時平均每個核子放能約1Mev