第十一章第二講原子結(jié)構(gòu)與原子核

第十一章第二講原子結(jié)構(gòu)與原子核第一頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日(3)核式結(jié)構(gòu)模型：原子中心有一個(gè)很小的

，叫做原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的

在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)．一、原子結(jié)構(gòu)1．原子的核式結(jié)構(gòu)(1)1909～1911年，英國(guó)物理學(xué)家

進(jìn)行了α粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出了核式結(jié)構(gòu)模型．(2)α粒子散射實(shí)驗(yàn)①實(shí)驗(yàn)裝置：如圖所示．盧瑟福原方向較大角度核電子②實(shí)驗(yàn)結(jié)果：α粒子穿過(guò)金箔后，絕大多數(shù)沿

前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生

偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)角度大于90°，甚至被彈回．第二頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日第三頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日氫原子光譜有何特點(diǎn)？不連續(xù)的、線狀譜光譜分析：鑒別物質(zhì)成分第四頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日[特別提醒]

氫光譜是線狀的、不連續(xù)的，波長(zhǎng)（頻率）只能是分立的值．第五頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日玻爾第六頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日3．玻爾的原子模型(1)玻爾理論①軌道量子化：原子中的電子在庫(kù)侖引力的作用下，繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)，電子繞核運(yùn)動(dòng)的可能軌道是

的．②能量量子化：電子在不同的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(chēng)為定態(tài)，在各個(gè)定態(tài)中，原子是

的，不向外輻射能量．不連續(xù)不連續(xù)穩(wěn)定③躍遷條件：原子從一個(gè)能量狀態(tài)向另一個(gè)能量狀態(tài)躍遷時(shí)要

或

一定頻率的光子，光子的能量等于兩個(gè)狀態(tài)的

，即hν＝

.放出吸收能量差Em－En第七頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日－13.60.53第八頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日氫原子的能級(jí)E1=－13.6eV氫原子的能級(jí)有何特點(diǎn)？1、總能量為負(fù)值2、越往高能級(jí)，能級(jí)間隔越小問(wèn)題1：一群氫原子從n=3的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，可能放出幾種光子？第九頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日問(wèn)題2：一群氫原子處于基態(tài)，可以吸收下列哪種能量的光子而躍遷到激發(fā)態(tài)？A、9eVB、12eVC、10.2eVD、12.75eVE、14eV問(wèn)題3：有一個(gè)動(dòng)能為11eV的自由電子與一個(gè)處于基態(tài)的氫原子發(fā)生碰撞，氫原子是否可以吸收電子的能量而躍遷到激發(fā)態(tài)？第十頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日1．氫原子從第五能級(jí)躍遷到第三能級(jí)時(shí)氫原子輻射的光子的頻率為v，并且能使金屬A發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象。以下四種判斷正確的是：A、氫原子做上述躍遷時(shí)，它的電子的軌道半徑將增大．B、氫原子從第三能級(jí)躍遷到第一能級(jí)時(shí)氫原子輻射的光子的頻率也是v．C、氫原子從第三能級(jí)向第一能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的光子，一定能使金屬A產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象．D、氫原子從第五能級(jí)向第四能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的光子，一定不能使金屬A產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象．C第十一頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日[例1]

(雙選)氫原子的部分能級(jí)如圖11－2－2所示，已知可見(jiàn)光的光子能量在1.62eV到3.11eV之間．由此可推知，氫原子(

)A．從高能級(jí)向n＝1能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光的波長(zhǎng)比可見(jiàn)光的短B．從高能級(jí)向n＝2能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光均為可見(jiàn)光C．從高能級(jí)向n＝3能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光的頻率比可見(jiàn)光的高D．從n＝3能級(jí)向n＝2能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光為可見(jiàn)光AD第十二頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日[歸納領(lǐng)悟](1)原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷：吸收一定能量的光子，當(dāng)一個(gè)光子的能量滿(mǎn)足hν＝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hν大于或小于E末－E初時(shí)都不能被原子吸收．(2)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．(3)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．(4)原子還可吸收外來(lái)實(shí)物粒子(例如自由電子)的能量而被激發(fā)．由于實(shí)物粒子的動(dòng)能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于兩能級(jí)的能量差值(E＝Em－En)，均可使原子發(fā)生能級(jí)躍遷．第十三頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日第十四頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日1．關(guān)于氫原子能級(jí)的躍遷，下列敘述中正確的是(

)A．用波長(zhǎng)為60nm的X射線照射，可使處于基態(tài)的氫原子電離出自由電子B．用能量為10.2eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子發(fā)生電離C．用能量為11.0eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)D．用能量為12.5eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)A第十五頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日第十六頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日2．μ子與氫原子核(質(zhì)子)構(gòu)成的原子稱(chēng)為μ氫原子(hydrogenmuonatom)，它在原子核物理的研究中有重要作用．圖11－2－3所示為μ氫原子的能級(jí)示意圖．假定光子能量為E的一束光照射容器中大量處于n＝2能級(jí)的μ氫原子，μ氫原子吸收光子后，發(fā)出頻率為ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光，且頻率依次增大，則E等于(

)A．h(ν3－ν1)

B．h(ν5＋ν6)C．hν3 D．hν4C第十七頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日第2課時(shí)：原子核3．原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期(Ⅰ)4．放射性同位素 (Ⅰ)5．核力、核反應(yīng)方程 (Ⅰ)6．結(jié)合能、質(zhì)量虧損 (Ⅰ)7．裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、裂變反應(yīng)堆 (Ⅰ)8．射線的危害和防護(hù) (Ⅰ)第十八頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日二、原子核1．原子核的組成(1)原子核由質(zhì)子（H）和中子(n)組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱(chēng)為核子．(2)原子核的核電荷數(shù)(Z)＝質(zhì)子數(shù)，原子核的質(zhì)量數(shù)(A)＝質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù)＝核子數(shù)

，質(zhì)子和中子都為一個(gè)單位質(zhì)量．(3)同位素：具有相同質(zhì)子數(shù)、不同中子數(shù)的原子．同位素在元素周期表中的位置相同，因而具有相同的化學(xué)性質(zhì)．有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素．第2課時(shí)：原子核第十九頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日2．原子核的衰變(1)α衰變和β衰變的比較(天然放射現(xiàn)象：貝克勒爾)第二十頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日第二十一頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日第二十二頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日第二十三頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日[思路點(diǎn)撥]解答本題時(shí)應(yīng)注意以下三個(gè)方面：(1)α、β衰變的實(shí)質(zhì)．(2)衰變過(guò)程中電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)所遵循的規(guī)律．(3)質(zhì)量數(shù)與質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的關(guān)系．第二十四頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日[答案]

B第二十五頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日第二十六頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日第二十七頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日答案：B第二十八頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日4．(2010·福建高考)14C測(cè)年法是利用14C衰變規(guī)律對(duì)古生物進(jìn)行年代測(cè)定的方法．若以橫坐標(biāo)t表示時(shí)間，縱坐標(biāo)m表示任意時(shí)刻14C的質(zhì)量，m0為t＝0時(shí)14C的質(zhì)量．下面四幅圖中能正確反映14C衰變規(guī)律的是(

)第二十九頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日解析：14C衰變過(guò)程中每經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期，質(zhì)量減少為原來(lái)的一半，故其質(zhì)量減少得越來(lái)越慢，C項(xiàng)正確．答案：C第三十頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日第三十一頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日答案：B第三十二頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日3．核力與核能(1)核力①含義：原子核里的

間存在互相作用的核力，核力把核子緊緊地束縛在核內(nèi)，形成穩(wěn)定的原子核．②特點(diǎn)a．核力是

相互作用的一種表現(xiàn)．b．核力是短程力，作用范圍在1.5×10－15m之內(nèi)．c．每個(gè)核子只跟鄰近的核子發(fā)生核力作用．核子強(qiáng)第三課時(shí)第三十三頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日(2)核能①結(jié)合能：把構(gòu)成原子核的結(jié)合在一起的

分開(kāi)所需的能量．②質(zhì)能方程：一定的能量和一定的質(zhì)量相聯(lián)系，物體的總能量和它的質(zhì)量成正比，即E＝

.核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm，其能量也要相應(yīng)減少，即ΔE＝

.核子mc2Δmc2③質(zhì)能方程的意義：質(zhì)量和能量是物質(zhì)的兩種屬性，質(zhì)能方程揭示了質(zhì)量和能量是不可分割的，它建立了兩個(gè)屬性在數(shù)值上的關(guān)系．④聚變反應(yīng)比裂變反應(yīng)平均每個(gè)核子放出的能量大約要大3～4倍．第三十四頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日4．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)及核反應(yīng)堆(1)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)一個(gè)鈾核裂變時(shí)總要釋放出2～3個(gè)中子，這些中子還會(huì)引起其他的鈾核裂變，這樣，裂變就會(huì)不斷地進(jìn)行下去，釋放出越來(lái)越多的能量，這種反應(yīng)叫做鏈?zhǔn)椒磻?yīng)．(2)核反應(yīng)堆：目前正式運(yùn)行的核電站都是應(yīng)用

發(fā)電的，核電站的核心是核反應(yīng)堆，核反應(yīng)堆的主要組成是：①核燃料：用濃縮鈾；②減速劑：用石墨、重水或普通水；③控制棒：用鎘做成；④冷卻劑：用水或液態(tài)鈉；⑤水泥防護(hù)層．裂變第三十五頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日第三十六頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日[思路點(diǎn)撥]解答本題時(shí)可按以下思路分析：第三十七頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日第三十八頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日第三十九頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日第四十頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日[歸納領(lǐng)悟]1．核能的計(jì)算方法(1)應(yīng)用公式ΔE＝Δmc2時(shí)應(yīng)選用國(guó)際單位，即ΔE的單位為J，Δm的單位為kg，c的單位為m/s.(2)1u相當(dāng)于931.5MeV，其中u為原子質(zhì)量單位：1u＝1.660566×10－27kg,1MeV＝106eV,1eV＝1.6×10－19J(3)應(yīng)用公式ΔE＝931.5Δm時(shí)，ΔE的單位為兆電子伏(MeV)，Δm的單位為原子質(zhì)量單位．第四十一頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日2．核反應(yīng)的四種類(lèi)型及核反應(yīng)方程的書(shū)寫(xiě)(天然放射現(xiàn)象：貝克勒爾)第四十二頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日(1)核反應(yīng)過(guò)程一般都是不可逆的，所以核反應(yīng)方程只能用單向箭頭表示反應(yīng)方向，不能用等號(hào)連接．(2)核反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒．第四十三頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日第四十四頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日解析：由核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒可確定X是α粒子．兩個(gè)核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損分別為Δm1＝(1.0078＋12.0000－13.0057)u＝0.0021u，Δm2＝(1.0078＋15.0001－12.0000－4.0026)u＝0.0053u，結(jié)合愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2知Q1＜Q2，故B正確．答案：B第四十五頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日第