原子物理復(fù)習(xí)

原子物理復(fù)習(xí)判斷下列說法的正誤：(1)湯姆孫首先發(fā)現(xiàn)了電子，并測定了電子電荷量，且提出了“棗糕”式原子模型(

)(2)盧瑟福做α粒子散射實驗時發(fā)現(xiàn)α粒子絕大多數(shù)穿過，只有少數(shù)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)(

)(3)α粒子散射實驗說明了原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個很小的核上 (

)(4)盧瑟福提出了原子“核式結(jié)構(gòu)”模型，并解釋了α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的原因(

)[知識梳理]1．電子的發(fā)現(xiàn)：1897年，英國物理學(xué)家湯姆孫通過對陰極射線的研究發(fā)現(xiàn)了電子．2．原子的核式結(jié)構(gòu)(1)α粒子散射實驗的結(jié)果絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進(jìn)，但______α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，________α粒子甚至被撞了回來，(2)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__________，原子的所有正電荷和幾乎____________都集中在原子核里，帶負(fù)電的________在核外繞核旋轉(zhuǎn)．(3)原子核的尺度：原子核直徑的數(shù)量級為________m，原子直徑的數(shù)量級約為________m.三、玻爾原子模型、能級玻爾在他提出的原子模型中所做的假設(shè)有________．①原子處在具有一定能量的定態(tài)中，雖然電子繞核運動，但不向外輻射能量②原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓軌道繞核運動相對應(yīng)，而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的③電子從一個軌道躍遷到另一個軌道時，輻射(或吸收)一定頻率的光子④電子躍遷時輻射的光子的頻率等于電子繞核做圓周運動的頻率1．玻爾原子模型(1)軌道假設(shè)：原子中的電子在庫侖引力的作用下，繞原子核做圓周運動，電子繞核運動的可能軌道是____________的．(2)定態(tài)假設(shè)：電子在不同的軌道上運動時，原子處于不同的狀態(tài)，因而具有不同的能量，即原子的能量是____________的．這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)稱為定態(tài)，在各個定態(tài)中，原子是________的，不向外輻射能量．(3)躍遷假設(shè)：原子從一個能量狀態(tài)向另一個能量狀態(tài)躍遷時要________或________一定頻率的光子，光子的能量等于兩個狀態(tài)的__________，即hν＝________.2．能級：在玻爾理論中，原子各個可能狀態(tài)的________叫能級．3．基態(tài)和激發(fā)態(tài)：原子能量________的狀態(tài)叫基態(tài)，其他能量(相對于基態(tài))較高的狀態(tài)叫激發(fā)態(tài)．4．量子數(shù)：現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為原子的可能狀態(tài)是__________的，各狀態(tài)可用正整數(shù)1,2,3，…表示，叫做量子數(shù)，一般用n表示．5．氫原子的能級和軌道半徑(1)氫原子半徑公式rn＝________r1(n＝1,2,3，…)，其中r1為基態(tài)半徑，也稱為玻爾半徑，r1＝____________m.(2)氫原子能級公式En＝________E1(n＝1,2,3，…)，其中E1為氫原子基態(tài)的能量值，E1＝________eV.第一講原子結(jié)構(gòu)原子核1．原子的核式結(jié)構(gòu)(1)電子的發(fā)現(xiàn)：1897年，英國物理學(xué)家湯姆孫通過對陰極射線的研究發(fā)現(xiàn)了電子．(2)原子的核式結(jié)構(gòu)①α粒子散射實驗的結(jié)果絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進(jìn)，但少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)α粒子甚至被撞了回來②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(fù)電的電子在核外繞核旋轉(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．氫原子光譜(1)玻爾原子理論①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．②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hν＝Em－En.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s)③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．原子光譜[基礎(chǔ)導(dǎo)引]對原子光譜，下列說法正確的是()

A．原子光譜是不連續(xù)的B．由于原子都是由原子核和電子組成的，所以各種原子的原子光譜是相同的C．各種原子的原子結(jié)構(gòu)不同，所以各種原子的原子光譜也不相同D．分析物質(zhì)發(fā)光的光譜，可以鑒別物質(zhì)中含哪些元素1．線狀譜、連續(xù)譜、吸收譜的產(chǎn)生(1)線狀譜：由稀薄氣體或金屬蒸氣所發(fā)出的光譜為線狀光譜，不同元素的譜線不同，又稱為原子的特征譜線．(2)連續(xù)譜：由熾熱固體、液體及高壓氣體發(fā)光所發(fā)射的光譜均為連續(xù)光譜．(3)吸收譜：連續(xù)光譜中某波長的光波被吸收后出現(xiàn)的暗線．太陽光譜就是典型的吸收光譜．2．光譜分析：利用每種原子都有自己的特征譜線可以用來鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分，且靈敏度很高．在發(fā)現(xiàn)和鑒別化學(xué)元素上有著重大的意義．特別提醒光譜的分類3．氫原子的能級、能級公式

(1)氫原子的能級①能級圖②能級圖中相關(guān)量意義的說明相關(guān)量表示意義能級圖中的橫線表示氫原子可能的能量狀態(tài)——定態(tài)橫線左端的數(shù)字“1,2,3…”表示量子數(shù)橫線右端的數(shù)字“－13.6，－3.40…”表示氫原子的能級相鄰橫線間的距離表示相鄰的能級差，量子數(shù)越大相鄰的能級差越小帶箭頭的豎線表示原子由較高能級向較低能級躍遷，原子躍遷的條件為hν＝Em－En(2)氫原子的能級和軌道半徑①氫原子的能級公式：En＝E1/n2(n＝1,2,3，…)，其中E1為基態(tài)能量，其數(shù)值為E1＝－13.6eV.②氫原子的半徑公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1為基態(tài)半徑，又稱玻爾半徑，其數(shù)值為r1＝0.53×10－10m.小結(jié):1認(rèn)識原子結(jié)構(gòu)的線索氣體放電的研究―→陰極射線―→發(fā)現(xiàn)電子―→湯姆孫的“棗糕”模型―→盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型―→玻爾模型．小結(jié):2．玻爾理論的基本內(nèi)容

能級假設(shè)：氫原子En＝，n為量子數(shù)．躍遷假設(shè)：hν＝E末－E初．軌道量子化假設(shè)：氫原子rn＝n2r1，n為量子數(shù)．小結(jié):3．氫原子躍遷時電子動能、電勢能與原子能量的變化(1)原子能量：En＝Ekn＋Epn＝E1/n2，隨n增大而增大，其中E1＝－13.6eV.(2)電子動能：電子繞氫原子核運動時靜電力提供向心力，即ke2/r2＝mv2/r，所以Ekn＝ke2/2rn，隨r增大而減?。?3)電勢能通過庫侖力做功判斷電勢能的增減．當(dāng)軌道半徑減小時，庫侖力做正功，電勢能減小；反之，軌道半徑增大時，電勢能增加．小結(jié):4．記住一些結(jié)論(1)一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時可能輻射的光譜條數(shù)為N＝.(2)只有光子能量恰好等于躍遷所需的能量(hν＝Em－En)時，光子才被吸收．(3)入射光子能量大于電離能(hν＝E∞－En)時，光子一定能被原子吸收并使之電離，剩余能量為自由電子的動能．第二講原子核核反應(yīng)與核能1．天然放射現(xiàn)象、三種射線(1)天然放射現(xiàn)象：放射性元素自發(fā)地發(fā)出射線的現(xiàn)象，首先由貝可勒爾發(fā)現(xiàn)．天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說明原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)．(2)三種射線的比較

α射線β射線γ射線射線名稱比較項目α射線β射線γ射線組成高速氦核流高速電子流光子流(高頻電磁波)帶電量2e－e0質(zhì)量4mp

mp＝1.67×10－27kgmp/1840靜止質(zhì)量為零符號24He－10eγ速度0.1c0.99cc垂直電磁場偏轉(zhuǎn)情況偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)貫穿本領(lǐng)最弱用一張薄紙能擋住較強(qiáng)穿透幾厘米厚的鋁板最強(qiáng)穿透幾厘米厚的鉛板對空氣的電離作用很強(qiáng)較弱很弱在空氣中的徑跡粗、短、直細(xì)、較長、曲折最長通過膠片感光感光感光2.原子核的衰變(1)原子核放出α粒子或β粒子，變成另一種原子核的變化稱為原子核的衰變．(2)分類α衰變：ZAX→Z－2A－4Y＋24Heβ衰變：ZAX→Z＋1

AY＋－10e(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．半衰期由核內(nèi)部本身的因素決定，跟原子所處的物理或化學(xué)狀態(tài)無關(guān)．3．放射性同位素及應(yīng)用(1)同位素具有相同質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的原子核，在元素周期表中處于同一位置，互稱同位素．有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素．天然放射性同位素不過四十多種，而人工制造的放射性同位素已達(dá)1000多種．(2)放射性同位素的應(yīng)用①放射性同位素放出的射線應(yīng)用于工業(yè)、探傷、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等．②作示蹤原子．

注意:衰變實質(zhì)衰變類型α衰變β衰變衰變方程ZMX―→Z－2M－4Y＋24HeZMX―→Z＋1

MY＋－1

0e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211H＋201n―→24He01n―→11H＋－10e衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒人工核反應(yīng)1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮核，第一次實現(xiàn)了原子核的人工轉(zhuǎn)變，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，并預(yù)言原子核內(nèi)還有另一種粒子——中子。1932年，盧瑟福學(xué)生查德威克于在α粒子轟擊鈹核時發(fā)現(xiàn)中子，獲得諾貝爾物理獎。1934年，約里奧－居里夫婦用α粒子轟擊鋁箔時，發(fā)現(xiàn)了正電子和人工放射性同位素。核力、結(jié)合能、質(zhì)量虧損1.核力核子間的作用力．核力是短程強(qiáng)引力，作用范圍在1.5×10－15m之內(nèi)，只在相鄰的核子間發(fā)生作用．2．核能核子結(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，叫做原子核的結(jié)合能，亦稱核能．3．質(zhì)能方程、質(zhì)量虧損愛因斯坦質(zhì)能方程E＝mc2，原子核的質(zhì)量必然比組成它的核子的質(zhì)量和要小Δm，這就是質(zhì)量虧損．由質(zhì)量虧損可求出釋放的核能ΔE＝Δmc2.裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、裂變反應(yīng)堆1．裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)(1)重核裂變：是重核分裂成中等質(zhì)量的核的反應(yīng)過程．如：92235U＋01n―→56144Ba＋3689Kr＋301n.由重核裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應(yīng)能持續(xù)地進(jìn)行的過程稱為鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件是：裂變物質(zhì)的體積大于等于臨界體積．裂變的應(yīng)用：原子彈、核反應(yīng)堆．(2)輕核聚變：聚變是兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的反應(yīng)過程．如：13H＋12H―→24He＋01n＋17.6MeV使核發(fā)生聚變需要幾百萬度以上的高溫，因此聚變又叫熱核反應(yīng)．2．核反應(yīng)的四種類型

類型可控性核反應(yīng)方程典例衰變α衰變自發(fā)92238U―→90234Th＋24Heβ衰變自發(fā)90234Th―→91234Pa＋－1

0e人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂?14N＋24He―→817O＋11H(盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子)24He＋49Be―→612C＋01n(查德威克發(fā)現(xiàn)中子)1327Al＋24He―→1530P＋01n約里奧·居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素，同時發(fā)現(xiàn)正電子1530P―→1430Si＋＋1

0e重核裂變比較容易進(jìn)行人工控制92235U＋01n―→56144Ba＋3689Kr＋301n92235U＋01n―→54136Xe＋3890Sr＋1001n輕核聚變很難控制12H＋13H―→24He＋0