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(cè)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(shí)驗(yàn)時(shí)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(shí)驗(yàn)說明了原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)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(shí)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(duì)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(shí)驗(yàn)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(gè)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(jí)為________m，原子直徑的數(shù)量級(jí)約為________m.三、玻爾原子模型、能級(jí)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(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)相對(duì)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(gè)軌道躍遷到另一個(gè)軌道時(shí)，輻射(或吸收)一定頻率的光子④電子躍遷時(shí)輻射的光子的頻率等于電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)，電子繞核運(yùn)動(dòng)的可能軌道是____________的．(2)定態(tài)假設(shè)：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)稱為定態(tài)，在各個(gè)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(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＝________.2．能級(jí)：在玻爾理論中，原子各個(gè)可能狀態(tài)的________叫能級(jí)．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(duì)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(jí)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(jí)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(duì)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(shí)驗(yàn)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(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)．③原子核的尺度：原子核直徑的數(shù)量級(jí)為10－15m，原子直徑的數(shù)量級(jí)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(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(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．原子光譜[基礎(chǔ)導(dǎo)引]對(duì)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(jí)、能級(jí)公式

(1)氫原子的能級(jí)①能級(jí)圖②能級(jí)圖中相關(guān)量意義的說明相關(guān)量表示意義能級(jí)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(jí)相鄰橫線間的距離表示相鄰的能級(jí)差，量子數(shù)越大相鄰的能級(jí)差越小帶箭頭的豎線表示原子由較高能級(jí)向較低能級(jí)躍遷，原子躍遷的條件為hν＝Em－En(2)氫原子的能級(jí)和軌道半徑①氫原子的能級(jí)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(shí)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(jí)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(shí)電子動(dòng)能、電勢(shì)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(dòng)能：電子繞氫原子核運(yùn)動(dòng)時(shí)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(shì)能通過庫侖力做功判斷電勢(shì)能的增減．當(dāng)軌道半徑減小時(shí)，庫侖力做正功，電勢(shì)能減??；反之，軌道半徑增大時(shí)，電勢(shì)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(shí)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(shí)，光子才被吸收．(3)入射光子能量大于電離能(hν＝E∞－En)時(shí)，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(dòng)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(xiàng)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(hào)24He－10eγ速度0.1c0.99cc垂直電磁場(chǎng)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(duì)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(shí)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(shí)質(zhì)衰變類型α衰變?chǔ)滤プ兯プ兎匠蘘MX―→Z－2M－4Y＋24HeZMX―→Z＋1

MY＋－1

0e衰變實(shí)質(zhì)2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)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(shí)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(shí)發(fā)現(xiàn)中子，獲得諾貝爾物理獎(jiǎng)。1934年，約里奧－居里夫婦用α粒子轟擊鋁箔時(shí)，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(shí)釋放的能量或原子核分解為核子時(shí)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(gè)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?chǔ)了プ冏园l(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(shí)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