第十一章第二講原子結構與原子核

第十一章第二講原子結構與原子核第一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五(3)核式結構模型：原子中心有一個很小的

，叫做原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子核里，帶負電的

在核外空間繞核旋轉．一、原子結構1．原子的核式結構(1)1909～1911年，英國物理學家

進行了α粒子散射實驗，提出了核式結構模型．(2)α粒子散射實驗①實驗裝置：如圖所示．盧瑟福原方向較大角度核電子②實驗結果：α粒子穿過金箔后，絕大多數(shù)沿

前進，少數(shù)發(fā)生

偏轉，極少數(shù)偏轉角度大于90°，甚至被彈回．第二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五第三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五氫原子光譜有何特點？不連續(xù)的、線狀譜光譜分析：鑒別物質成分第四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五[特別提醒]

氫光譜是線狀的、不連續(xù)的，波長（頻率）只能是分立的值．第五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五玻爾第六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五3．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能量量子化：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．不連續(xù)不連續(xù)穩(wěn)定③躍遷條件：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＝

.放出吸收能量差Em－En第七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五－13.60.53第八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五氫原子的能級E1=－13.6eV氫原子的能級有何特點？1、總能量為負值2、越往高能級，能級間隔越小問題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，共五十頁，編輯于2023年，星期五問題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問題3：有一個動能為11eV的自由電子與一個處于基態(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，共五十頁，編輯于2023年，星期五1．氫原子從第五能級躍遷到第三能級時氫原子輻射的光子的頻率為v，并且能使金屬A發(fā)生光電效應現(xiàn)象。以下四種判斷正確的是：A、氫原子做上述躍遷時，它的電子的軌道半徑將增大．B、氫原子從第三能級躍遷到第一能級時氫原子輻射的光子的頻率也是v．C、氫原子從第三能級向第一能級躍遷時產生的光子，一定能使金屬A產生光電效應現(xiàn)象．D、氫原子從第五能級向第四能級躍遷時產生的光子，一定不能使金屬A產生光電效應現(xiàn)象．C第十一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五[例1]

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

)A．從高能級向n＝1能級躍遷時發(fā)出的光的波長比可見光的短B．從高能級向n＝2能級躍遷時發(fā)出的光均為可見光C．從高能級向n＝3能級躍遷時發(fā)出的光的頻率比可見光的高D．從n＝3能級向n＝2能級躍遷時發(fā)出的光為可見光AD第十二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五[歸納領悟](1)原子從低能級向高能級躍遷：吸收一定能量的光子，當一個光子的能量滿足hν＝E末－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末躍遷，而當光子能量hν大于或小于E末－E初時都不能被原子吸收．(2)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．(3)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．(4)原子還可吸收外來實物粒子(例如自由電子)的能量而被激發(fā)．由于實物粒子的動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的能量差值(E＝Em－En)，均可使原子發(fā)生能級躍遷．第十三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五第十四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五1．關于氫原子能級的躍遷，下列敘述中正確的是(

)A．用波長為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，共五十頁，編輯于2023年，星期五第十六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五2．μ子與氫原子核(質子)構成的原子稱為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，共五十頁，編輯于2023年，星期五第2課時：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、核反應方程 (Ⅰ)6．結合能、質量虧損 (Ⅰ)7．裂變反應和聚變反應、裂變反應堆 (Ⅰ)8．射線的危害和防護 (Ⅰ)第十八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五二、原子核1．原子核的組成(1)原子核由質子（H）和中子(n)組成，質子和中子統(tǒng)稱為核子．(2)原子核的核電荷數(shù)(Z)＝質子數(shù)，原子核的質量數(shù)(A)＝質子數(shù)＋中子數(shù)＝核子數(shù)

，質子和中子都為一個單位質量．(3)同位素：具有相同質子數(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性質．有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素．第2課時：原子核第十九頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五2．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，共五十頁，編輯于2023年，星期五第二十一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五第二十二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五第二十三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五[思路點撥]解答本題時應注意以下三個方面：(1)α、β衰變的實質．(2)衰變過程中電荷數(shù)和質量數(shù)所遵循的規(guī)律．(3)質量數(shù)與質子數(shù)和中子數(shù)的關系．第二十四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五[答案]

B第二十五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五第二十六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五第二十七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五答案：B第二十八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五4．(2010·福建高考)14C測年法是利用14C衰變規(guī)律對古生物進行年代測定的方法．若以橫坐標t表示時間，縱坐標m表示任意時刻14C的質量，m0為t＝0時14C的質量．下面四幅圖中能正確反映14C衰變規(guī)律的是(

)第二十九頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五解析：14C衰變過程中每經過一個半衰期，質量減少為原來的一半，故其質量減少得越來越慢，C項正確．答案：C第三十頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五第三十一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五答案：B第三十二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五3．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，形成穩(wěn)定的原子核．②特點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．c．每個核子只跟鄰近的核子發(fā)生核力作用．核子強第三課時第三十三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五(2)核能①結合能：把構成原子核的結合在一起的

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

.核子在結合成原子核時出現(xiàn)質量虧損Δm，其能量也要相應減少，即ΔE＝

.核子mc2Δmc2③質能方程的意義：質量和能量是物質的兩種屬性，質能方程揭示了質量和能量是不可分割的，它建立了兩個屬性在數(shù)值上的關系．④聚變反應比裂變反應平均每個核子放出的能量大約要大3～4倍．第三十四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五4．鏈式反應及核反應堆(1)鏈式反應一個鈾核裂變時總要釋放出2～3個中子，這些中子還會引起其他的鈾核裂變，這樣，裂變就會不斷地進行下去，釋放出越來越多的能量，這種反應叫做鏈式反應．(2)核反應堆：目前正式運行的核電站都是應用

發(fā)電的，核電站的核心是核反應堆，核反應堆的主要組成是：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水泥防護層．裂變第三十五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五第三十六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五[思路點撥]解答本題時可按以下思路分析：第三十七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五第三十八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五第三十九頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五第四十頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五[歸納領悟]1．核能的計算方法(1)應用公式ΔE＝Δmc2時應選用國際單位，即ΔE的單位為J，Δm的單位為kg，c的單位為m/s.(2)1u相當于931.5MeV，其中u為原子質量單位：1u＝1.660566×10－27kg,1MeV＝106eV,1eV＝1.6×10－19J(3)應用公式ΔE＝931.5Δm時，ΔE的單位為兆電子伏(MeV)，Δm的單位為原子質量單位．第四十一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五2．核反應的四種類型及核反應方程的書寫(天然放射現(xiàn)象：貝克勒爾)第四十二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五(1)核反應過程一般都是不可逆的，所以核反應方程只能用單向箭頭表示反應方向，不能用等號連接．(2)核反應過程中質量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒．第四十三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五第四十四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五解析：由核反應中質量數(shù)、電荷數(shù)守恒可確定X是α粒子．兩個核反應中的質量虧損分別為Δm1＝(1.0078＋12.0000－13.0057)u＝0.0021u，Δm2＝(1.0078＋15.0001－12.0000－4.0026)u＝0.0053u，結合愛因斯坦質能方程ΔE＝Δmc2知Q1＜Q2，故B正確．答案：B第四十五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五第四十六