2022屆高考物理月刊專題1原子物理3

原子和原子核湯姆生原子結(jié)構(gòu)模型盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型粒子散射實(shí)驗(yàn)

核式結(jié)構(gòu)模型

湯姆生發(fā)現(xiàn)電子建立無核結(jié)構(gòu)模型

主要內(nèi)容

能級(jí)圖

計(jì)算

H光譜的了解玻爾原子理論

薛定鄂模型

電子云模型

核外

核內(nèi)H11

盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子n10

中子的發(fā)現(xiàn)

基本情況

裂變

聚變

核能

衰變

人工轉(zhuǎn)變

核內(nèi)H11n10

中子的發(fā)現(xiàn)

基本情況

衰變

人工轉(zhuǎn)變

裂變

聚變

核能

盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子索線2湯姆生原子結(jié)構(gòu)模型盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型粒子散射實(shí)驗(yàn)

核式結(jié)構(gòu)模型

湯姆生發(fā)現(xiàn)電子建立無核結(jié)構(gòu)模型

主要內(nèi)容

能級(jí)圖

計(jì)算

H光譜的了解玻爾原子理論

薛定鄂模型

電子云模型

核外

無核結(jié)構(gòu)模型盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)

放射源+++

粒子散射情景

在原子的中心有一個(gè)很小的核,叫做原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核，帶負(fù)電的電子在核外空間繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。

盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型波爾的原子理論一.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，電子雖然作加速運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量，這些狀態(tài)叫做定態(tài)。

En

=E1

/n

2

（n

=1，2，3，……）

二.原子從一種定態(tài)（設(shè)能量為E2）躍遷到另一種定態(tài)（設(shè)能量為E1）時(shí)，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量（hν

）由這兩種定態(tài)的能量差決定。⊿E＝

E2－E1＝

hν

三.原子的不同能量狀態(tài)對(duì)應(yīng)于電子的不同運(yùn)行軌道，電子的可能軌道也是不連續(xù)的，即電子不能在任意的軌道上運(yùn)行。rn

=n

2

r1

1.電子運(yùn)動(dòng)的不連續(xù)性體現(xiàn)在軌道的躍遷上。

2.電子能量的不連續(xù)性體現(xiàn)在能量的改變是一份一份的,每份是：⊿E＝

E2－E1＝

hν

軌道圖+H的能級(jí)圖

+能級(jí)圖

與軌道圖r1

r2

r3

r4

rn

E11nE(量子數(shù))(能級(jí))2E2E33∞4E40eV

（-13.6）（-3.4）（-1.51）（-0.85）放出

吸收

10.21.890.66(基態(tài))(第一激發(fā)態(tài))(第二激發(fā)態(tài))

原子的狀態(tài)與電子的軌道、能級(jí)都是一一對(duì)應(yīng)的。

在某兩個(gè)確定能級(jí)間輻射出來的光子（能量）與吸收的光子（能量）是相同的。

基態(tài)能級(jí)：E1＝－13.6MeV能級(jí)計(jì)算定態(tài)能級(jí)的計(jì)算：

En

=E1

/n

2

（n

=1，2，3，……）

記

二.

能級(jí)差的計(jì)算：

⊿E＝

E2－E1

【可求得躍遷時(shí)輻射或吸收的能量（或光子的頻率）】＝

hν

※

三.可能軌道計(jì)算：rn

=n

2

r1

（n

=1，2，3，……）

可能輻射或吸收的光子數(shù)目計(jì)算：

C

2k

原子光譜知識(shí)太陽光光譜高壓電源光譜管內(nèi)充低壓氣體分光鏡Hα

HβHγHδ(可見光區(qū))

每種原子都有自己特定的光譜線氫原子光譜

鈉原子的光譜

汞原子的光譜E11nE(量子數(shù))(能級(jí))2E2E33∞4E40eV

（-13.6）（-3.4）（-1.51）（-0.85）10.21.890.66(基態(tài))(第一激發(fā)態(tài))(第二激發(fā)態(tài))

Hα

HβHγ5Hδ

Hα

HβHγHδ+r電子云模型N2粒子

盧瑟福的粒子轟擊氮核實(shí)驗(yàn)

—

質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)粒子轟擊氮核產(chǎn)生了可以穿透鋁箔的質(zhì)子147N178O42HeH11

(中子)94Be126C42Hen10原子核的人工轉(zhuǎn)變

核反應(yīng)

核反應(yīng)中，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)均守恒1932年原子核的組成中子質(zhì)子統(tǒng)稱核子

電荷數(shù)=

電子數(shù)=

原子序數(shù)UHeH114223592XAZ（核）電荷數(shù)質(zhì)量數(shù)=電荷數(shù)＋中子數(shù)質(zhì)量數(shù)

原子核的基本情況

原子核直徑10－14m放射性元素

天然放射現(xiàn)象

衰變?chǔ)?/p>

β

γ

新元素

半衰期定義

計(jì)算：

M=M0（1／2）t／TN=N0（1／2）t／TVV0

衰變時(shí)放出α

粒子的，叫

α

衰變?chǔ)了プ円?guī)律：核的質(zhì)量數(shù)減少4，電荷數(shù)減少2。α

粒子即氦原子核——

He42MZXM-4Z-2

Y42He

衰變時(shí)放出β

粒子的，叫

β

衰變±

β

衰變規(guī)律：核的質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)增加±1。β

粒子即電子——

e0－1MZX

MZ+1

Y0-1e0

1或正電子：eβ衰變實(shí)質(zhì)H

n+e+γ

111001

n

H+e+γ

10110-1

γ

光子

正電子

γ

光子

負(fù)電子

β衰變的實(shí)質(zhì)新核新核

α

衰變的實(shí)質(zhì)

2H

＋2

n

He+γ

114210α

粒子γ光子

新核94Be126C42Hen10

原子核的人工轉(zhuǎn)變147N178O42HeH112713Al3014P42Hen10重核

裂變

n

10

U＋n→

Ba

+

Kr+3n

235929236141561010

鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

情景

用

U

235

臨界體積鏈?zhǔn)椒磻?yīng)條件

情景

H＋H

He

+

n

21423110

輕核聚變

熱核反應(yīng)核力

強(qiáng)大的核力才能組成原子核

核力在<10－15

m才起作用

無論使核分解或組成核,

都需要很大的能量!

與

＞核能的應(yīng)用

——

核電站

愛恩斯坦的質(zhì)能方程：

E=m

c

2