原子物理知識點總結(jié)

檢查重點:光電效應(yīng)玻爾原子假設(shè)與能級躍遷規(guī)律半衰期愛因斯坦質(zhì)能方程及其計算物理學史（物理學家的貢獻）第17章光電效應(yīng)波粒二象性一、黑體輻射與能量子黑體輻射的實驗規(guī)律its*rJX一般材料的物體，輻射的電磁波除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類及 言a表面狀況有關(guān).黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān).隨著溫度的升高，各種波長的輻射強度都增加.隨著溫度的升高，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動.能量子定義：普朗克認為，帶電微粒輻射或者吸收能量時，只能輻射或吸收某個最小能量值的整數(shù)倍.即能量的輻射或者吸收只能是一份一份的.這個不可再分的最小能量值￡叫做能量子.能量子的大?。骸?hv,其中v是電磁波的頻率，h稱為普朗克常量.h=6.63X10-34J?s.二、光電效應(yīng)光電效應(yīng)現(xiàn)象光電效應(yīng)：在光的照射下金屬中的電子從金屬表面逸出的現(xiàn)象，叫做光電效應(yīng)，發(fā)射出來的電子叫做光電子.光電效應(yīng)實驗規(guī)律 ?每種金屬都有一個極限頻率.*——

I li 光子的最大初動能與入射光的強度無關(guān)，只隨入射光的頻率增大而增大.光照射到金屬表面時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的.光電流的強度與入射光的強度成正比.愛因斯坦光電效應(yīng)方程光子說：空間傳播的光的能量是不連續(xù)的，是一份一份的，每一份叫做一個光子.光子的能量為￡=hV，其中h是普朗克常量，其值為6.63X10-34J?s.光電效應(yīng)方程：Ek=hv-W0.其中hv%A射光的能量，當為光電子的最大初動能，W。是金屬的逸出功.遏止電壓與截止頻率⑴遏止電壓：使光電流減小到零的反向電壓U.截止頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的最小頻率叫做該種金屬的截止頻率(乂叫極限頻率).不同的金屬對應(yīng)著不同的極限頻率.逸出功：電子從金屬中逸出所需做功的最小值，叫做該金屬的卜逸出功. 刁 : 5由Ek-v圖象(如圖)可以得到的信息⑴極限頻率：圖線與v軸交點的橫坐標v^.⑵逸出功：圖線與％軸交點的縱坐標的絕對值E=W0.普朗克常量：圖線的斜率k=h.三、光的波粒二象性與物質(zhì)波光的波粒二象性光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動性.光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性.(3)光既具有波動性，乂具有粒子性，稱為光的波粒二象性.光的散射：光在介質(zhì)中與物質(zhì)微粒相互作用，因而傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象?？灯疹D效應(yīng)：在研究電子對X射線的散射時發(fā)現(xiàn)有些散射波的波長比入射波的波長略大，康普頓認為這是因為光子不僅有能量，還有動量；說明了光具有粒子性。光子的動量：由于光子的能量是hv，由相對論知E=mc2，因此m=吐，動量C2hvhp=——二一oc人物質(zhì)波概率波光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運動遵守波動規(guī)律的表現(xiàn)，亮條紋是光子到達概率大的地方，暗條紋是光子到達概率小的地方，因此光波乂叫概率波.物質(zhì)波：也叫德布羅意波；任何一個運動的物體都有一種波與之對應(yīng)，其波長人=攵；宏觀物體也存在波動性，波長很小。PP為運動物體的動量，h為普朗克常量. 電子衍射實驗說明實物粒子具有波動性第18章原子結(jié)構(gòu)一、原子結(jié)構(gòu)電子的發(fā)現(xiàn)：1897年，英國物理學家湯姆生研究陰極射線發(fā)現(xiàn)了電子，并提出了原子的棗糕式模型。原子的核式結(jié)構(gòu)\核｝a粒子散射實驗的結(jié)果 …「絕大多數(shù)。粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進，但少數(shù)。粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)。粒子的偏轉(zhuǎn)超過了90°，有的甚至被撞了回來，如圖所示.盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型在原子的中心有一個很小的核，叫原子核，原子的所有正電荷和幾乎所有質(zhì)量都集中在原子核里，帶負電的電子在核外繞核旋轉(zhuǎn).光譜氫原子是最簡單的原子，其光譜也最簡單。1885年，巴耳末對當時已知的，在可見光區(qū)的4條譜線作了分析，發(fā)現(xiàn)這些譜線的波長可以用一個公式表示：1=R(土--1)n=3,4,5,…式中R叫做里德伯常量，這個公式成為巴爾末公人22n2式。三、玻爾理論定態(tài)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量.躍遷：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，它輻射或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=Em-En.(h是普朗克常量，h=6.63X10-34J?s)軌道：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運動相對應(yīng)?原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的.E/cV-0.54-0.S5-1.51-3.4fiR543-13.6氫原子的能級、能級公式E/cV-0.54-0.S5-1.51-3.4fiR543-13.6氫原子的能級圖(如圖所示)氫原子的能級和軌道半徑氫原子的能級公式：E=；E(n=1,2,3,…)，其中E為基態(tài)能量，其數(shù)值為nH21 1E1=-13.6eV.氫原子的半徑公式：「=「2七(「=1,2,3,…)，其中r1為基態(tài)半徑，乂稱玻爾半徑，其數(shù)值為'=0.53X10-10m.對原子躍遷條件的理解原子從低能級向高能級躍遷，吸收一定能量的光子.只有當一個光子的能量滿足hv=E-E初時，才能被某一個原子吸收，使原子從低能級E初向高能級E躍遷，而當光子能量hv大于或小于E末一E初時都不能被原子吸收.原子從高能級向低能級躍遷，以光子的形式向外輻射能量，所輻射的光子能量恰等于發(fā)生躍遷時的兩能級間的能量差.關(guān)于能級躍遷的說明當光子能量大于或等于13.6eV時，也可以被處于基態(tài)的氫原子吸收，使氫原子電離；當處于基態(tài)的氫原子吸收的光子能量大于13.6eV，氫原子電離后，電子具有一定的初動能.當軌道半徑減小時，庫侖引力做正功，原子的電勢能減小，電子動能增大，原子能量減小.反之，軌道半徑增大時，原子電勢能增大，電子動能減小，原子能量增大.一個原子和一群原子的區(qū)別：一個氫原子只有一個電子，在某個時刻電子只能在某一個可能的軌道上，當電子從一個軌道躍遷到另一個軌道上時，可能情況有多種Cn=捋少但產(chǎn)生的躍遷只有一種.而如果是一群氫原子，這些原子的核外電子躍遷時就會出現(xiàn)所有的可能情況.入射光子和入射電子的區(qū)別：若是在光子的激發(fā)下引起原子躍遷，則要求光子的能量必須等于原子的某兩個能級差；若是在電子的碰撞下引起的躍遷，則要求電子的能量必須大于或等于原子的某兩個能級差.兩種情況有所區(qū)別.第19章原子核天然放射現(xiàn)象天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)：1896年法國物理學，貝克勒耳發(fā)現(xiàn)鈾或鈾礦石能放射出某種人眼看不見的射線。這種射線可穿透黑紙而使照相底片感光。放射性：物質(zhì)能發(fā)射出上述射線的性質(zhì)稱放射性放射性元素：具有放射性的元素稱放射性元素天然放射現(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。這繼工,.，?訐—1—i~~?—ITOC\o"1-5"\h\z表明原子核存在精細結(jié)構(gòu)，是可以再分的。 ——，化' W ?放射線的成份和性質(zhì)：用電場和磁場來研究放射性元素射出的射線， X；在電場中軌跡，如圖原子核原子核的組成原子核由中子和質(zhì)子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子.原子核的核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)，原子核的質(zhì)量數(shù)=中子數(shù)+質(zhì)子數(shù).X元素原子核的符號為aX，其中A表示質(zhì)量數(shù)，Z表示核電荷數(shù).同位素：具有相同質(zhì)子數(shù)、不同中子數(shù)的原子核，因為在元素周期表中的位置相同，同位素具有相同的化學性質(zhì).原子核的衰變和半衰期(1)原子核的衰變(1)原子核放出a粒子或8粒子，變成另一種原子核的變化稱為原子核的衰變.(2)分類：a衰變：AXfA—4Y+4HeZ Z—228衰變：zX-z+AiY+_oe衰變規(guī)律及實質(zhì)

Y射線：Y射線：Y射線經(jīng)常是伴隨著a衰變或8衰變同時產(chǎn)生的.其實質(zhì)是放射性原子核在發(fā)生a衰變或8衰變的過程中，產(chǎn)生的新核由于具有過多的能量（核處于激發(fā)態(tài)）而輻射出光子.（3）半衰期：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間.公式：NUN*）t/T,mUm原（1）t/T影響因素:放射性元素衰變的快慢是由原子核內(nèi)部自身因素決定的，跟原子所處的物理狀態(tài)（如溫度、壓強）或化學狀態(tài)（如單質(zhì)、化合物）無關(guān).半衰期是大量原子核衰變概率統(tǒng)計規(guī)律，少數(shù)幾個原子核不能用半衰期公式計算衰變類型a衰變8衰變衰變?nèi)f程AXfA-4Y+4HeZ Z-2 2AX-az+iy+-ie衰變實質(zhì)2個質(zhì)子和2個中子結(jié)合成一個整體射出中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子2iH+2in^4Hein^iH+o1e衰變規(guī)律質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒原子核的人工轉(zhuǎn)變用高能粒子轟擊靶核，產(chǎn)生另一種新核的反應(yīng)過程.⑴盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程為：i47N+4Hefi78O+;H.⑵查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程為：4Be+4He-i26C+in.（3）居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素和正電子的核反應(yīng)方程為： 27Al+4He-3oP+in.3oP-3oSi+^1e.反應(yīng)生成物P是磷的一種同位素，自然界沒有天然的30戶，它是通過核反應(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：（1）放射強度容易控制（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重核裂變核聚變釋放核能的途徑一一裂變和聚變⑴裂變反應(yīng)：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(yīng)，叫做原子核的裂變反應(yīng)。例如：235U+inri44Ba+89Kr+3in92 0 56 36 0鏈式反應(yīng)：在裂變反應(yīng)用產(chǎn)生的中子，再被其他鈾核浮獲使反應(yīng)繼續(xù)下去。鏈式反應(yīng)的條件：臨界體積，極高的溫度.⑵聚變反應(yīng):①聚變反應(yīng)：輕的原子核聚合成較重的原子核的反應(yīng)，稱為聚變反應(yīng)。例如：2H+3H—4He+In+17.6MeV一個氘核與一個氚核結(jié)合成一個氦核時（同時放出一個中子），釋放出17.6MeV的能量，平均每個核子放出的能量3MeV以上。比列變反應(yīng)中平均每個核子放出的能量大3~4倍。聚變反應(yīng)的條件；幾百萬攝氏度的高溫。（3）熟記一些粒子的符號a粒子（4He）、質(zhì)子（1H）、中子（"）、電子（？e）、氘核（2H）、氚核（3H）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。五.關(guān)于核能的計算由于核子間存在著強大的核力（核子之間的引力，特點：①核力與核子是否帶電無關(guān)②短程力，其作用范圍為2.0x10to初，只有相鄰的核子間才發(fā)生作用），所以核子結(jié)合成原子核或原子核分解為核子時，都伴隨著巨大的能量變化。結(jié)合能：核子結(jié)合為原子核時釋放的能量或原子核分解為核子時吸收的能量叫原子核的結(jié)合能，亦稱核能。比結(jié)合能：結(jié)合能與核子數(shù)的比值乂叫平均結(jié)合能，比結(jié)合能越大原子核