原子与波粒二象性.doc

原子与波粒二象性（一）原子物理1、粒子散射实验和核式结构模型（1）、粒子散射实验：英国物理学家卢瑟福完成，实验中绝大多数粒子穿过金箔后运动方向不变，少数粒子发生较大偏转，极少数粒子甚至被弹回来。（2）、内容：在原子的中心有一个很小的原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里旋转。2、能级与能级跃迁（1）原子核式结构与经典电磁理论的矛盾：原子结构是否稳定和原子光谱是否为包含一切频率的连续光谱。（2）玻尔理论内容：定态：能量不连续，电子绕核运动，但不向外辐射能量，原子处于稳定状态。跃迁：原子能级跃迁时，吸收或辐射光子的能量为h轨道：原子的不同能量状态跟电子沿不同半径绕核运动相对应。轨道半径也是不连续的。（3）、使原子发生跃迁时，入射的若是光子，光子的能量必须恰好等于两定态能级差；若入射的是电子，电子的能量须大于或等于两个定态的能级差。（4）、原子在某个定态下的能量值为（13.6ev），该能量包括电子绕核运动的动能和电子与原子核组成的系统的电势能。轨道半径关系为： 。3. 原子的受激辐射与激光 原子发光有两种情形：一种是自发辐射，另一种是受激辐射。处于激发态的原子中的电子在激发态能级上只能停留一段很短的时间，就自发地跃迁到较低的能级上去，同时辐射出一个光子，这种辐射叫自发辐射，普通光源发光的情形就是这种辐射。但如果当原子处于激发态时，恰好有能量（这里）的光子射来，在入射光子的影响下，原子会发出一种同样的光子而跃迁到能级上去，这种辐射叫做受激辐射，激光是由受激辐射产生的。一个入射光子由于引起受激辐射可以得到两个同样的光子，如果在媒质中传播的这些光子再引起其他原子发生受激辐射，这样就会产生越来越多的相同的光子，使光得以加强，这便是激光。激光的主要特点是：具有很好的单色性、方向性和相干性，并且亮度极高。4、原子核的衰变及三种射线（1）衰变规律：电荷数守恒，质量数守恒。（衰变过程中一般会有质量变化，但仍然遵循质量数守恒）（2）衰变：，实质是2个质子和2个中子结合成一整体射出。（3）衰变：，实质是中子转化为质子和电子。（4）三种射线：（1）、射线即高速氦核流，带电量为2e，速度为0.1c，贯穿本领最弱，用纸能挡住，对空气电离作用很强；（2）射线即高速电子流，带电量为e，速度为0.99c，贯穿本领较强，能穿透几毫米厚的铝板，对空气的电离作用较弱；（3）射线即光子流，不带电，速度为光速c，贯穿本领最强，能穿透几厘米厚的铅板，对空气电离作用很弱。（5） 半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间。（由原子核内本身因素决定，与物理状态、化学状态无关，且只适用于含有大量原子的样品）（6） 卢瑟福发现质子方程：；查德威克发现中子的方程：5、核反应与核反应方程 元素的原子核变化的过程即为核反应，核反应有天然衰变、人工转变、重核裂变和轻核聚变四种类型，注意核反应与化学反应的区别，写核反应方程时利用质量数守恒和核电荷数守恒进行配平。6、核能的利用（1）爱因斯坦质能方程：E=，若m以kg为单位，则按E=mc2 计算；若m原子质量以u为单位，则按E=m931.5Mev计算。（m为反应前后质量亏损）（2） 重核的裂变：例如 （3） 轻核的聚变：例如 （三）波粒二象性1.光电效应在光的照射下物体发射电子的现象叫光电效应。（右图装置中，用弧光灯照射锌版，有电子从锌版表面飞出，使原来不带电的验电器带正电。）光电效应的规律。各种金属都存在极限频率0，只有0才能发生光电效应；瞬时性（光电子的产生不超过10-9s）。爱因斯坦的光子说。光是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量E跟光的频率成正比：E=h 爱因斯坦光电效应方程：Ek= h -W（Ek是光电子的最大初动能；W是逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功。）2.光的波粒二象性干涉、衍射和偏振以无可辩驳的事实表明光是一种波；光电效应和康普顿效应又用无可辩驳的事实表明光是一种粒子；因此现代物理学认为：光具有波粒二象性。3.正确理解波粒二象性波粒二象性中所说的波是一种概率波，对大量光子才有意义。波粒二象性中所说的粒子，是指其不连续性，是一份能量。个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性。高的光子容易表现出粒子性；低的光子容易表现出波动性。光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现为粒子性。由光子的能量E=h，光子的动量表示式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量频率和波长。由以上两式和波速公式c=还可以得出：E = p c。三、热点题型探究题型一、分子的大小、阿伏加德罗常数等的判断、计算 【典例1】代表阿伏德罗常数，下列说法正确的是（ ）答案：DA在同温同压时，相同体积的任何气体单质所含的原子数目相同B2g氢气所含原子数目为C在常温常压下，11.2L氮气所含的原子数目为NAD17g氨气所含电子数目为10NA题型二、热运动及特点、布朗运动 【典例2】墨汁的小炭粒在水中做布朗运动的现象说明（ ）答案：BA小炭粒的分子在做剧烈的热运动B水分子在做剧烈的热运动C水分子之间是有空隙的D水分子之间有分子作用力题型三、分子与分子间距的图象关系及应用 【典例3】下面证明分子存在引力和斥力的实验中，哪个是错误的？（ ）答案：CA两块铅块压紧以后能连成一块，说明存在引力B固体、液体很难压缩，说明存在斥力C碎玻璃不能再拼成一整块，说明分子间存在斥力D拉断一根绳子需很大力气说明存在引力题型四、气体的压强的相关计算 【典例4】如图所示，一横截面面积为S的圆柱形容器，竖直放置的圆板A上表面是水平的，下表面是倾斜的，且下表面与水平面的夹角为，圆板的质量为M，不计一切摩擦，大气压为p0，则被圆板封闭在容器中的气体的压强为（ ）答案：DA+ B+C+ D+题型五、热力学定律、能量守恒的相关判断 【典例5】如图所示，活塞将气缸分成甲、乙两气室，气缸、活塞（连同拉杆）是绝热的，且不漏气以，分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向外接的过程中（ ）答案：DA不变，减小B不变，增大C增大，不变D增大，减小题型六、粒子散射实验，原子的核式结构问题【典例6】卢瑟福通过对a粒子散射实验结果的分析，提出( ) 答案：AC（A）原子的核式结构模型 （B）原子核内有中子存在 （C）电子是原子的组成部分 （D）原子核是由质子和中子组成的题型七、能级与跃迁问题【典例7】用光子能量为E的单色光照射容器中处于基态的一群氢原子。停止照射后，发现该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为1、2、3，由此可知，开始用来照射容器的单色光的光子能量可以表示为：h1；h3；h(1+2)；h(1+2+3) 以上表示式中( ) 321321答案：C A.只有正确 B.只有正确 C.只有正确 D.只有正确 题型八、原子核的衰变与射线问题【典例8】原子核自发地放出电子的现象称为衰变，开始时科学家曾认为衰变中只放出电子，即粒子，后来发现这个过程中除了放出电子以外，还放出一种叫做“反中微子”的高速粒子，反中微子不带电，则( ) 答案：BA原子核能发生衰变，说明原子核内还有电子B发生衰变后的原子核的核子数不变，带电量增加C原子核发生衰变时放出的能量等于粒子与衰变后的核的动能之和D静止的原子核发生衰变时粒子与衰变后的核的运动速度方向一定相反题型九、核能的计算【典例9】静止状态的原子核X，发生衰变后变成质量为MY的Y原子核，放出的粒子垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场，测得其做圆周运动的轨道半径是r，已知质子的电量为e，质量为m，试求：（设衰变过