原子物理知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

1、檢查重點(diǎn):光電效應(yīng)玻爾原子假設(shè)與能級(jí)躍遷規(guī)律半衰期愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程及其計(jì)算物理學(xué)史（物理學(xué)家的貢獻(xiàn)）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(shí)驗(yàn)規(guī)律ITS*I-:3SQDK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Ia表面狀況有關(guān).黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān).a隨著溫度的升高，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都增加.b.隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng).能量子定義：普朗克認(rèn)為，帶電微粒輻射或者吸收能量時(shí)，只能輻射或吸收某個(gè)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(gè)不可再分的最小能量值叫做能量子.能量子的大小：=

2、hv,其中v是電磁波的頻率，h稱為普朗克常量.h=6.63X10-34JS.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(lái)的電子叫做光電子.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律.-每種金屬都有一個(gè)極限頻率.光子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨入射光的頻率增大而增大.光照射到金屬表面時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的.光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比.3愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程光子說(shuō)：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(gè)光子.光子的能量為=hv，其中h是普朗克常量，其值為6.63X10-34Js.光電效應(yīng)方程：E=hvW.k0其中hv為入射光的

3、能量，E為光電子的最大初動(dòng)能，W是金屬的逸出功.k0遏止電壓與截止頻率遏止電壓：使光電流減小到零的反向電壓U.c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(又叫極限頻率).不同的金屬對(duì)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-逸出功.p:二由Ev圖象(如圖)可以得到的信息k極限頻率：圖線與V軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)V.c逸出功：圖線與E軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的絕對(duì)值E=W.k0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(dòng)性.光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，稱

4、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。康普頓效應(yīng)：在研究電子對(duì)X射線的散射時(shí)發(fā)現(xiàn)有些散射波的波長(zhǎng)比入射波的波長(zhǎng)略大，康普頓認(rèn)為這是因?yàn)楣庾硬粌H有能量，還有動(dòng)量；說(shuō)明了光具有粒子性光子的動(dòng)量：由于光子的能量是hv，由相對(duì)論知E=mc2，因此m二，動(dòng)量c2p=竺=h。c九3物質(zhì)波概率波光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運(yùn)動(dòng)遵守波動(dòng)規(guī)律的表現(xiàn)，亮條紋是光子到達(dá)概率大的地方，暗條紋是光子到達(dá)概率小的地方，因此光波又叫概率波.物質(zhì)波：也叫德布羅意波；任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體都有一種波與之對(duì)應(yīng)，其波長(zhǎng)九=h；宏觀物體也存在波動(dòng)性，波長(zhǎng)很小。pP為運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量，h為普朗克常

5、量.電子衍射實(shí)驗(yàn)說(shuō)明實(shí)物粒子具有波動(dòng)性第18章原子結(jié)構(gòu)一、原子結(jié)構(gòu)1.電子的發(fā)現(xiàn)：1897年，英國(guó)物理學(xué)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。*bI糠/衣粒了散射實(shí)橫的分析圖2.原子的核式結(jié)構(gòu)（1）a粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果絕大多數(shù)a粒子穿過(guò)金箔后，基本上仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)，但少數(shù)a粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)a粒子的偏轉(zhuǎn)超過(guò)了90,有的甚至被撞了回來(lái)，如圖所示.（2）盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型在原子的中心有一個(gè)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).二光譜氫原子是最簡(jiǎn)單的原子，其光譜也最簡(jiǎn)單。1885年，巴耳末對(duì)當(dāng)時(shí)已知的，

6、在可見(jiàn)光區(qū)的4條譜線作了分析，發(fā)現(xiàn)這些譜線的波長(zhǎng)可以用一個(gè)公式表示：1=R（丄-丄）n=3，4，5,式中R叫做里德伯常量，這個(gè)公式成為巴爾末公九22n2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(yùn)動(dòng)，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(shí)，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個(gè)定態(tài)的能量差決定，即hv=EE.(h是普朗克常量，h=6.63mnX1034JS)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(yùn)動(dòng)相對(duì)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.11r廠11*，iir-iT111

7、i111111ii1111111ILt|VVV11111VVH1!jtE/cV-0少-0.S5-1.51-3.4況R54M2-13.6氫原子的能級(jí)、能級(jí)公式氫原子的能級(jí)圖(如圖所示)氫原子的能級(jí)和軌道半徑氫原子的能級(jí)公式：叮靑山1，2,3,)，其中2為基態(tài)能量，其數(shù)值為E=-13.6eV.1氫原子的半徑公式：r=er(n=1,2,3，)，其中r為基態(tài)半徑，又稱玻爾n11半徑，其數(shù)值為r=0.53X10-10m.1對(duì)原子躍遷條件的理解原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷，吸收一定能量的光子.只有當(dāng)一個(gè)光子的能量滿足hv=E末-E初時(shí)，才能被某一個(gè)原子吸收，使原子從低能級(jí)E初向高能級(jí)E末躍遷，而當(dāng)光子能量hv

8、大于或小于EE時(shí)都不能被原子吸收.末初原子從高能級(jí)向低能級(jí)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(shí)的兩能級(jí)間的能量差關(guān)于能級(jí)躍遷的說(shuō)明當(dāng)光子能量大于或等于13.6eV時(shí)，也可以被處于基態(tài)的氫原子吸收，使氫原子電離；當(dāng)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(dòng)能當(dāng)軌道半徑減小時(shí)，庫(kù)侖引力做正功，原子的電勢(shì)能減小，電子動(dòng)能增大，原子能量減小反之，軌道半徑增大時(shí)，原子電勢(shì)能增大，電子動(dòng)能減小，原子能量增大一個(gè)原子和一群原子的區(qū)別：一個(gè)氫原子只有一個(gè)電子，在某個(gè)時(shí)刻電子只能在某一個(gè)可能的軌道上，當(dāng)電子從一個(gè)軌道躍遷到另一個(gè)軌道上時(shí)，可能情況

9、有多種C2=公山但產(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n2子躍遷時(shí)就會(huì)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(gè)能級(jí)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(gè)能級(jí)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(guó)物理學(xué)，貝克勒耳發(fā)現(xiàn)鈾或鈾礦石能放射出某種人眼看不見(jiàn)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

10、。這如.：.i?ITOC o 1-5 h z表明原子核存在精細(xì)結(jié)構(gòu)，是可以再分的。F1：/W一頁(yè)放射線的成份和性質(zhì)：用電場(chǎng)和磁場(chǎng)來(lái)研究放射性元素射出的射線，-在電場(chǎng)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)二質(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(hào)為aX，其中A表示質(zhì)量數(shù)，Z表示核電荷數(shù).Z同位素：具有相同質(zhì)子數(shù)、不同中子數(shù)的原子核，因?yàn)樵谠刂芷诒碇械奈恢孟嗤?，同位素具有相同的化學(xué)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B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：AX-A-4

11、Y+4HeZZ22B衰變：aXaY+oeZZ111衰變規(guī)律及實(shí)質(zhì)Y射線：Y射線經(jīng)常是伴隨著a衰變或B衰變同時(shí)產(chǎn)生的.其實(shí)質(zhì)是放射性原子核在發(fā)生a衰變或B衰變的過(guò)程中，產(chǎn)生的新核由于具有過(guò)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(shí)間公式：N=N（站t/T,m=m（扌）t/T余原2余原2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(qiáng)）或化學(xué)狀態(tài)（如單質(zhì)、化合物）無(wú)關(guān)半衰期是大量原子核衰變概率統(tǒng)計(jì)規(guī)律，少數(shù)幾個(gè)原子核不能用半衰期公式計(jì)算4原子核的人工轉(zhuǎn)變衰變類型a衰變B衰變衰變?nèi)f程AX-A-4Y+4HeZ

12、Z22aXAY+oZZ+11e2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合中子轉(zhuǎn)化為衰變實(shí)成一個(gè)整體質(zhì)子和電子質(zhì)射出2iH+2in4He102m1H+oe011衰變規(guī)律質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒用高能粒子轟擊靶核，產(chǎn)生另一種新核的反應(yīng)過(guò)程（1）盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程為：14N+4HeF7O+iH.7281查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程為：9Be+4Hei2C+in.4260（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+4Hef3P+in.1321503oPf3oSi+e.1514+1反應(yīng)生成物P是磷的一種同位素，自然界沒(méi)有天然的30P，它是通過(guò)核反應(yīng)生成15的人工放射性同位素。與天然的放射性物質(zhì)相比

13、，人造放射性同位素：（1）放射強(qiáng)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5.重核裂變核聚變釋放核能的途徑裂變和聚變裂變反應(yīng)：裂變：重核在一定條件下轉(zhuǎn)變成兩個(gè)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+inTi44Ba+89Kr+3in92056360鏈?zhǔn)椒磻?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?zhǔn)椒磻?yīng)的條件：臨界體積，極高的溫度.聚變反應(yīng)：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+3HT4He+In+17.6MeV1120一個(gè)氘核與一個(gè)氚核結(jié)合成一個(gè)氦核時(shí)（同時(shí)放出一個(gè)中子），釋放出17.6

14、MeV的能量，平均每個(gè)核子放出的能量3MeV以上。比列變反應(yīng)中平均每個(gè)核子放出的能量大34倍。聚變反應(yīng)的條件；幾百萬(wàn)攝氏度的高溫。（3）熟記一些粒子的符號(hào)a粒子（4He）、質(zhì)子（iH）、中子（in）、電子（oe）、氘核（2H）、氚核210-11（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。1五.關(guān)于核能的計(jì)算由于核子間存在著強(qiáng)大的核力（核子之間的引力，特點(diǎn)：核力與核子是否帶電無(wú)關(guān)短程力，其作用范圍為2.0 x10-10m，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(shí)，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(shí)釋放的能量或原子核分解為核子時(shí)吸收的能量叫原子核的結(jié)合能，