5.1天然放射现象 原子结构.ppt

第五章放射性与原子核 第二节原子核衰变 第三节放射性同位素的应用 第四节射线的探测和防护 初中物理我们学过 原子是由原子核和绕核运动的电子组成的 那么 人们是怎样发现这一结构的呢 原子核可以再分吗 一起进入今天的课程吧 那么 X射线是怎样发现的的呢 之后科学家们又发现了什么呢 天然放射现象有什么应用呢 院子的核式结构怎么回事呢 原子核又由什么构成呢 第一节 天然放射现象 原子结构 1 知识与能力 了解天然放射现象 理解原子的核式结构 明白原子核的组成 2 过程与方法 学会由实验现象推实验结论的方法 能灵活应用几个概念做题 能够大胆提出假说 并且设计实验验证 3 情感态度与价值观 学习各个科学家敢于探索的精神 正确认识组成生活中常见物体的原子的结构 1 重点 2 难点 原子的核式结构 原子核的组成 质子 中子和电子间的数量关系 1 X射线的发现 2 天然放射现象 3 原子的核式结构 4 原子核的组成 x射线的发现 1985年11月8日 德国科学家伦琴在做研究阴极射线的实验时 为了防止可见光的影响 他用厚厚的黑纸把放电管包裹起来 在暗室中实验时伦琴发现放电管放电时 他发现了一个奇怪的现象 伦琴 想一想 他到底发现了什么呢 原来 伦琴在距放电管1m以外的涂有亚伯氧化钡的荧光屏发出了微弱的荧光 因为没办法解释这一奇怪现象 他推断 看到的荧光可能是一种未知的射线引起的 解释一下 推广一下 伦琴在进一步研究中发现 这种射线能够穿透上千页书 2 3cm厚的木板 几厘米厚的橡胶板 只有1 5cm以上厚度的铅板才能把它挡住 可见 这种射线具有很强的穿透力 后来 伦琴总结出新射线的一些性质 直线传播 不被玻璃棱镜反射或折射 也不被电场或磁场偏转 所有物体对新射线几乎都是透明的 能显示放在盒子里的砝码和人的骨骼 可使荧光物质发光 可使照相底片感光 伦琴夫人手指的X光照片 伦琴无法确定新射线的本质 就把它称为X射线 直到1912年 德国物理学家劳厄判定 X射线是频率极高的电磁波 不久 英国物理学家莫斯莱又证实X射线是由于原子中内层电子跃迁所发出的辐射 天然放射现象 1896年 法国物理学家贝克勒尔发现铀和含铀矿物能够发出看不见的射线 这种射线能穿透黑纸使照相底片发光 后来居里夫人在1898年发现了比铀放射性更强的镭和钋 贝克勒尔 居里夫人 研究发现 原子序数大于82的所有元素都能自发地放出射线 元素这种自发地放出射线的现象称为天然放射现象 研究表明 如果一种元素具有放射性 那么不论它是以单质的形式存在 还是以化合物的形式存在 放射性度不受影响 即 放射性与元素存在的状态无关 因此可以断定 射线来源于原子核 也就是说 原子核是有内部结构的 汤姆孙 1987年 汤姆孙通过阴极射线的研究发现了电子 不久 人们又发现在气体电离和光电效应等现象中 都可以从物体中轰击出电子 电子的质量比最轻的氢原子的质量小得多 可见电子是原子的组成部分 卢瑟福 初中我们学过 放射性物质放出的射线共有三种 射线 射线 射线 1902年英国物理学家卢瑟福通过实验发现 射线高速 粒子流 实际上是带有两个单位正电荷的氦原子 它射出时有很大动能 速度可达光速的1 10 故电离能力强 但由于它个把物质的原子碰撞时很容易损失能量 因而贯穿能力弱 普通纸张就能把它挡住 射线是高速电子流 它从放射性物质中射出时的速度更大 可达光速的99 它的电离作用较弱 贯穿能力强 很容易穿透黑纸 用几毫米厚的铝板才能把它挡住 射线不带电 是能量很高的电磁波 它的波长很短 在10 10m以下 电力能力最弱 贯穿能力最强 用几厘米厚的铅板才能挡住大部分射线 关于 射线 射线 射线贯穿能力强弱 可以用下图表示出来 如果将三种射线射入磁场 运动电荷在洛伦兹力的作用下 会发生如下图的偏转 原子的核式结构 1909 1911年 卢瑟福呵他的助手们进行了 粒子散射实验 如图 用 粒子照射金箔 由于进院子的带电微粒对 粒子有库仑力的作用 一些 粒子穿过金箔后改变原来的运动方向 这个现象叫做 粒子的散射 实验发现 绝大多数 粒子穿过金箔后 仍按原来的方向前进 但是少数 粒子发生里大角度的偏转 如左图 现象 分析 这种大角度的散射 不可能是质量很小的电子造成的 只有当 粒子受到原子核内正电荷很强的斥力时它的运动方向才能发生这样大的改变 原子中的正电荷与原子的质量一定集中在一个很小的核上 结论 据此 卢瑟福提出了原子的核式结构模型 在院子的原子的中心有一个很小的核 叫做原子核 原子的全部正电荷与几乎全部质量都集中在原子核 带负电的电子在核外空间运动 原子核的组成 在发现原子的核式结构后 卢瑟福进一步用 粒子轰击原子核来研究原子和内部结构 他发现原子核内带正电的粒子就是氢原子核 并称他为质子 proton 但实际上 原子核的质量通常比所有质子的总质量大 卢瑟福就猜想原子核内可能还存在着另外一种粒子 它的质量跟质子子相等 但不带电 他把这种粒子称为中子 neutron 这一猜想后来被查德威克用实验证实 并精确测出种子的质量与质子的质量非常接近 只比后者大千分之一左右 原子核是由质子和中子组成的 质子和中子统称为核子 nucleon 原子核所带电荷 核内质子所带电荷的总和 故原子核所带电荷是质子电荷的整数倍 通常用此整数代表原子核电荷数 用Z表示 称为原子核的质子数 原子核质量 核内质子质量 核内中子质量 而质子和种子的质量几乎相等 故原子核质量近似等于核子质量的整数倍 通常用这个整数代表原子核质量 用A表示 称为原子核的质量数 U代表质子数为92 质量数为235的铀核 所以 某种元素X的原子核常用下面的符号来表示 He代表质子数为2 质量数为4的氦核 射线就是告诉运动的氦原子核 例如 质子 中子 电子的电荷量和质量比较 原子核的质子数决定了核外电子的数目 也决定了电子在核外的分布情况 进而决定了这种元素的化学性质 同种元素的原子 质子数相同 核外电子数也相同 所以有相同的化学性质 但是它们的中子数可以不同 这些具有相同质子数儿中子数不同的原子 在元素周期表中处于同一位置 因而互称同位素 isotope 例如 氢有三种同位素 分别称为氢 氘 重氢 氚 氢的同位素 1 X射线的发现 简单了解X射线是怎样发现的 了解现象发生机理 放射性物质放出的射线共有三种 射线 射线 射线 2 天然放射现象 3 原子的核式结构 4 原子核的组成 原子的核式结构 带负电的电子绕带正电的原子核高速运动 理解 粒子散射实验 原子核由质子中子构成 理解核子 质量数 质子数 同位素等概念 1 01年上海 卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有 ACD A 原子的中心有一个核 叫做原子核 B 原子的正电荷均匀分布在整个原子中 C 原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里 D 带负电的电子在核外绕着核旋转 只要搞明白书本上关于卢瑟福原子核式结构理论的叙述就行 2 09年北京 下列现象中 与原子核内部变化有关的是 B 粒子散射实验表明了原子内部有一个很小的核 光电效应是原子核外层电子获得光子能量脱离原子核的束缚而逸出 原子发光是原子跃迁形成的 这些都没有涉及到核内部的变化 故ACD项错误 选B 3 09年上海 放射性元素衰变时放出三种射线 按穿透能力由强到弱的排列顺序是 B 由于三种射线的能量不同 所以贯穿能力不同 最强的是 射线 射线次之 射线最弱 故正确答案选B A 射线 射线 射线 B 射线 射线 射线 C 射线 射线 射线 D 射线 射线 射线 1 在 粒子散射实验中 如果一个 粒子跟金箔中的电子相撞 则 AC A 粒子的动能和动量几乎没有损失 B 粒子将损失部分动能和动量 C 粒子不会发生显著的偏转 D 粒子将发生较大角度的偏转 正确理解 粒子散射实验 粒子质量远远大于电子 2 如图所示 一天然放射性物质射出三种射线 经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域 方向如图1中所示 调整电场强度E和磁感应强度B的大小 使得在MN上只有两个点受到射线的照射 下面的哪种判断是正确的 A 射到b点的一定是 射线 B 射到b点的一定是 射线 C 射到b点的一定是 射线或 射线 D 射到b点的一定是 射线 C 射线不带电 在电场和磁场中它都不受场的作用 只能射到a点 因此D错 调整E和B的大小 即可以使带正电的 射线沿直线前进 也可以使带负电的 射线沿直线前进 沿直线前进的条件是电场力与洛仑兹力平衡 即Eq Bvq 已知 粒子的速度比 粒子的速度小得多 当我们调节使 粒子沿直线前进时