高中物理知识点总结 原子结构原子核课件 选修35.ppt

一 原子结构在原子中有一个很小的核 叫 它集中了原子的全部 和几乎全部的 带负电的电子在核外空间绕核高速旋转 原子核半径的数量级为 二 氢原子光谱1 光谱 用光栅或棱镜可以把光按波长展开 获得光的 成分和 分布的记录 即光谱 2 光谱分类有些光谱是一条条的 这样的光谱叫做线状谱 有的光谱是连在一起的 这样的光谱叫做连续谱 三 玻尔理论 能级1 玻尔原子模型 1 轨道假设 原子中的电子在库仑引力的作用下 绕原子核做圆周运动 电子绕核运动的可能轨道是 的 2 定态假设 电子在不同的轨道上运动时 原子处于不同的状态 因而具有不同的能量 即原子的能量是 的 这些具有确定能量的稳定状态称为定态 在各个定态中 原子是 的 不向外辐射能量 3 跃迁假设 原子从一个能量状态向另一个能量状态跃迁时要 或 一定频率的光子 光子的能量等于两个状态的 即h 2 能级 在玻尔理论中 原子各个可能状态的 叫能级 3 基态和激发态 原子能量 的状态叫基态 其他能量 相对于基态 较高的状态叫激发态 4 量子数 现代物理学认为原子的可能状态是不连续的 各状态可用正整数1 2 3 表示 叫做量子数 一般用n表示 5 氢原子的能级和轨道半径 1 氢原子半径公式rn n2r1 n 1 2 3 其中r1为基态半径 也称为玻尔半径 r1 0 53 10 10m 2 氢原子能级公式 四 原子核的组成1 原子核由 和 组成 2 具有相同的 不同的 的原子互称为同位素 同位素具有 的化学性质 3 物质发射射线的性质称为 放射性元素自发地放出射线的现象叫做 五 核反应1 衰变原子核 地放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的 放射性元素衰变时放出的射线共有三种 射线 射线和 射线 其射线的本质和性质如下表 按照衰变时放出粒子的不同又分为 衰变和 衰变 其核反应方程如下 92238u 90234th 衰变 90234th 91234pa 衰变 半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间 它表示放射性元素衰变的快慢 半衰期是由 的性质决定的 与它所处的 无关 不同的放射性元素半衰期不同 2 原子核的人工转变用高能粒子轰击靶核 产生另一种新核的反应过程 典型核反应 1 卢瑟福发现质子的核反应方程为 2 查德威克发现中子的核反应方程为 3 居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程为 3 核裂变和核聚变 1 重核裂变重核裂变 是重核分裂成 的核的反应过程 如 92235u 01n 54136xe 3890sr 01n 由于重核裂变产生的中子使裂变反应能持续地进行的过程称为 发生链式反应的条件是 裂变物质的体积 临界体积 裂变的应用 原子弹 核反应堆 2 轻核聚变聚变是两个轻核结合成 的核的反应过程 如 13h 12h 24he 17 60mev使核发生聚变需要几百万度以上的高温 因此聚变又叫 4 核反应方程遵循的规律 1 质量数守恒 2 电荷数守恒 六 核能1 核力 核子间的作用力 其特点为短程强引力 作用范围为2 0 10 15m 只在 的核子间发生作用 2 核能 结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量 叫做原子核的 能 亦称核能 3 质能方程 质量亏损爱因斯坦质能方程e 原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小 m 这就是质量亏损 由质量亏损可求出释放的核能 e 答案 一 原子核正电荷质量10 15m二 1 波长 频率 强度2 亮线光带三 1 不连续量子化稳定辐射吸收能量差 e初 e末 2 能量值3 最低四 1 质子中子2 质子数中子数相同3 放射性天然放射现象五 1 自发衰变 24he最弱 10e较弱较强光子最弱24he 10e元素物理状态和化学状态 2 714n 24he 817o 11h49be 24he 612c 01n1327al 24he 1530p 01n 1530p 1430si 10e3 中等质量10链式反应大于质量较大01n热核反应六 1 相邻2 核子结合3 mc2 mc2 1 由于光的能量是一份一份的 那么金属中的电子也只能一份一份的吸收光子的能量 而且这个传递能量的过程只能是一个光子对一个电子的行为 如果光的频率低于极限频率 则光子提供给电子的能量不足以克服原子的束缚 就不能发生光电效应 3 电子一次性吸收光子的全部能量 不需要积累能量的时间 所以光电效应的发生几乎是瞬时的 4 发生光电效应时 单位时间内逸出的电子数与光强度成正比 光强度越大意味着单位时间内打在金属上的光子数越多 那么逸出的电子数目也就越多 1 原子从低能级向高能级跃迁 吸收一定能量的光子 当一个光子的能量满足h e末 e初时 才能被某一个原子吸收 使原子从低能级e初向高能级e末跃迁 而当光子能量h 大于或小于e末 e初时都不能被原子吸收 2 原子从高能级向低能级跃迁 以光子的形式向外辐射能量 所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差 3 当光子能量大于或等于13 6ev时 也可以被氢原子吸收 使氢原子电离 当氢原子吸收的光子能量大于13 6ev 氢原子电离后 电子具有一定的初动能 4 原子还可吸收外来实物粒子 例如自由电子 的能量而被激发 由于实物粒子的动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两能级的能量差值 e em en 均可使原子发生能级跃迁 5 跃迁时电子动能 原子势能与原子能量的变化当轨道半径减小时 库仑引力做正功 原子的电势能ep减小 电子动能增大 原子能量减小 反之 轨道半径增大时 原子电势能增大 电子动能减小 原子能量增大 1 原子核衰变规律 式中n m分别表示衰变前的放射性元素的原子数和质量 n m分别表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量 t表示衰变时间 表示半衰期 3 确定衰变次数的方法设放射性元素zax经过n次 衰变和m次 衰变后 变成稳定的新元素z a y 则表示该核反应的方程为 zax z a y n24he m 10e 根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程 a a 4n z z 2n m 确定衰变次数 因为 衰变对质量数无影响 由质量数的改变先确定 衰变的次数 然后再根据衰变规律确定 衰变的次数 1 获得核能的途径 1 重核裂变 重核俘获一个中子后分裂成两个 或多个 中等质量的核的反应过程 重核裂变的同时放出几个中子 并释放出大量核能 为了使铀235裂变时发生链式反应 铀块的体积应大于它的临界体积 重核的裂变 如92235u 01n 3890sr 54136xe 1001n 应用 原子弹 原子反应堆 2 轻核聚变 某些轻核结合成质量较大的核的反应过程 同时释放出大量的核能 要想使氘核和氚核合成氦核 必须达到几百万度以上的高温 因此聚变反应又叫热核反应 轻核的聚变 如12h 13h 24he 01n 应用 氢弹 可控热核反应