高考物理二轮复习课件：原子结构与原子核波粒二象性.ppt

专题十 选修3-5 Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 一、原子结构与原子核 1a粒子散射实验结 果： 绝大多数 a粒子 沿原方向前进， 少数 a粒子发生较大偏转 2原子的核式结构模型：在原子的中心 有一 个很小的核 ，叫做原子核，原子的全部正电荷和几 乎全部的 质量 都集中在原子核里，带负电 的电 子在核外空间 绕核旋转 . 原子核的大小：原子的半径大约是 10-10m ， 原子核的半径大约为 10-14m10-15m . 3玻尔理论有三个要点： (1)原子只能处于一系列的不连续的能量状态中 ， Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 在这些状态中原子是稳定的电子虽然绕核旋转， 但并不向外 辐射能量 ，这些状态叫定态 (2)原子从一种定态跃迁到另一定态时， 它辐 射(或吸收) 一定频率的光子，光子的能量由这两个 定态的能量差决定，即 h=E2-E1 . (3)原子的不同能量状态对应 于电子沿不同圆形 轨道运动原子的定态是 不连续的 ，因而电子 的可能轨道是分立的 在玻尔模型中，原子的可能状态是不连续的，各 状态对应 的能量也是不连续的，这些 不连续 的 能量值叫做能级 Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 4原子核是由质子和中子组成的质子和 中子统称为核子 将核子稳固地束缚在一起的力叫 核力 ， 是一种 短程 强力，只能在2.0 10-15m的距离内 起作用，所以只有 相邻 的核子间才有核力作 用 5原子核的衰变 (1)天然放射现象：有些元素自发地放射出 看不见的射线 ，这种现象叫天然放射现象 (2)放射性元素放射的射线有三种： a射线 、 b射线、射线 . Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. (3)放射性元素放射出a粒子或b粒子后，衰变成 新的原子核，原子核的这种变化称为 衰变 .衰变 规律：衰变中的电荷数和质量数都是守恒的 (4)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰 变所需要的时间称为半衰期不同的放射性元素的半 衰期是不同的，但对于确定的放射性元素，其半衰期 是确定的它由原子核的 内部因素 所决定，跟元 素的化学状态、温度、压强等因素 无关 . (5)同位素：具有相同质子数，中子数不同的原 子在元素周期表中处于 同一 位置，互称同位素 Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 6核反应 原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程 ，称为核反应(人工转变) 典型的原子核人工转变 质子 的发现方程，卢瑟福. 中子 的发现方程，查德威克. 7核能 (1)核反应中放出的 能量 称为核能 (2)质量亏损：原子核的质量 小于 组成它的核 子质量之和 (3)质能方程：质能关系为 E=mc2 ，原子核的 结合能 DE=Dmc2 . Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 8裂变 (1)把重核分裂成质量较小的核，释放出的核能的反 应，叫裂变，典型的裂变反应是： (2)链式反应：一个重核吸收一个中子后发生裂变时 ，分裂成两个中等质量核，同时释 放若干个中子，如果 这些中子再引起其他重核的裂变，就可以使这种裂变反 应不断地进行下去，这种反应叫重核裂变的链式反应 9轻核的聚变 把轻核结合成质量较大的核，释放出的核能的反应 叫轻核的聚变聚变反应释 放能量较多，典型的轻核聚 变为 ： Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 二、光电效应、波粒二象性 1光电效应的规律 (1)任何一种金属都有发生光电效应的 极限频率，入 射光的频率必须 大于 这个频率才能产生光电效应 (2)光电子的最大初动能与入射光的 强度 无关，随 入射光的 频率 增大而增大 (3)光电效应的产生几乎是瞬时的，一般不超过10-9s. (4)当入射光的频率大于金属极限频率时，光电流强度 与入射光的强度成正比 2光子说 在空间传播的光不是 连续的 ，而是一份一份的 ，每一份称为 一个光子 ，光子的能量与其频率成正 比，即E= h . Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 3光电效应方程： Ek=h-W . 4光的波粒二象性：光既具有波动性，又有粒子性 (1)大量光子产生的效果显示出 波动性 ，个别光子 产生的效果显示出 粒子性 . (2)光子和电子、质子等实物粒子一样，具有能量和动 量与其他物质相互作用时，粒子性起主导作用；在光的 传播过程中，光子在空间各点出现的可能性的多少(概率) ，由波动性起主导作用 (3)对不同频率的光，频率低、波长长 的光，波动性 特征显著；而频率高、波长短的光，粒子性 特征显著 5物质波：任何运动物体都有一种波与它对应 ，波 长是 . Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 方法指导： 1写核反应方程的方法： (1)书写原则：反应前后总质量数守恒、电荷 数守恒； (2)注意事项： 书写核反应方程时要以事实为依据，不能随 意编写； 核反应通常不可逆，方程中要用 “”连接， 不能用“=”连接 Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 2计算核反应产生的核能的方法： (1)利用质量亏损计算：DE= Dmc2(其中原子质量 单位相当的核能：1u=931.5MeV)； (2)利用正比关系计算：得出一个原子核产生的核 能后，则得出核反应的 原子核个数即可利用正比关 系求解总核能； (3)利用衰变时系统增加的动能近似计算： DEDEk. Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 【点评】要对光子的量子性深刻了解 Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 3能级 【例3】图甲所示为氢原子的能级，图乙为氢原子的 光谱已知谱线a是氢原子从n=4的能级跃迁到n=2 能级时的辐射光，则谱线 b是氢原子( ) A从n=3的能级跃迁到n=2的能级时的辐射光 B从n=5的能级跃迁到 n=2的能级时的辐射光 C从n=4的能级跃迁到 n=3的能级时的辐射光 D从n=5的能级跃迁到 n=3的能级时的辐射光 Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 【切入点】 根据玻尔理论，电子发生跃迁吸收或放出 的能量为两能级的能量之差 【解析】 谱线b的波长处于400nm500nm间，由 E=hc/ l可知其光子能量处于2.48eV3.11eV之 间中的某一数值，根据能级图可知，谱线b可能 是氢原子从n=5的能级跃迁到n=2的能级时的辐 射光 Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 【点评】 要用光子使原子受激发，就必须使光子的能量(h) 等于两能级的能量差(E1-E2)，光子能量(h)大于或小于 这个值(E1-E2)，都不能使原子跃迁有一种特例：如 果光子能量大于或等于原子的电离能，也可以发生跃 迁(电离也可以理解为一种跃迁) 电子碰撞也能使原子能级跃迁电子与光子不同，电 子的能量不是一份一份的，只要入射电子的能量大于 或等于两能级的能量差值(hE1-E2)，均可使原子发生 能级跃迁 Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004