原子基本知识点

原子物理一、原子物理1.在对阴极射线进行一系列的实验后，1897年英国科学家汤姆生确认阴极射线是带负电的粒子，并测出了它的荷质比，他还发现不同物质组成的阴极都有相同的值。这表明不同物质都能发射这种粒子，它是构成各种物质的共有成分，后来被称为电子。2．1909年到1911年，在英国物理学家卢瑟福指导下，他的合作者们做了用粒子轰击金箔的实验，发现绝大多数粒子仍沿原来方向前进，少数粒子发生了较大的偏转，并有极少数粒子的偏转超过了900，个别的甚至几乎达到1800。α粒子十分接近原子核时才有大角度偏转卢瑟福的原子核式结构模型是：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都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核高速旋转。原子半径大约是10-10m，核的大小约为10-15～10-14根据原子的核式结构学说，α粒子穿过原子时，如果离核较远，受到的库仑斥力就很小，运动方向基本不变.只有当α粒子与核十分接近时，才会受到很大的库仑斥力，发生大角度的偏转，产生散射.根据α粒子散射实验的数据可估计出原子核大小的数量级为10-14～10-15m，原子直径的数量级约为10-3．1896年，法国物理学家贝克勒耳发现，铀和含铀的矿物能发出某种看不见的射线，它能穿透黑纸使里面的相底片感光。物质发射这种射线的性质，叫做放射性；具有放射性的元素，叫做放射性元素。原子序数大于83的所有天然存在的元素都具有放射性。这种能自发地放出射线的现象叫做天然放射现象（1）放射性物质进行天然衰变时放射出的α、β、γ三种射线，它们的本质和性质如表下所示。本质速度电量质量数穿透本领电离本领α高速氦核流≈C/102e4u最弱一张薄纸就能挡住最强β高速电子流≈C－e较强能穿透几毫米的铝板较弱γ高能光子流＝C00最强能穿透几厘米的铅板最弱在电场作用下射线分成三束。（2）三种射线的来源，它们都来源于原子核，α射线来源于原子核的分裂，β射线来源于原子核的中子转化成质子时放出的电子，γ射线来源于产生的新的原子核。放射性元素的α衰变和β衰变及其衰变方程（3）衰变:原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变。各种粒子的符号：α粒子——Heβ粒子——e正电子——e质子——H电子——e中子——n氘核——H原子核的衰变满足：①电荷守恒；②质量数守恒；③能量守恒。在α衰变中，其核反应方程是；在β衰变中，其核反应式是:.注意：天然放射现象揭示了原子核内部还有复杂结构.因为这三种射线都不可能来源于原子核外部，只可能来源于原子核内部.粒子带正电，核外没有带正电的粒子；虽然粒子带负电，但速度之大是核外不可能存在的；光子的能量E=h，核外能级的跃迁达不到这种能量值.（4）半衰期（T）：放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间叫做半衰期；不同的放射性元素有不同的半衰期，甚至差别很大；半衰期的大小是由原子核内部因素决定的.设N0为衰变前的原子核数，N为衰变后的原子核数，T为半衰期，t为衰变时间，则N＝N0（1/2）α粒子源4．1919年卢瑟福做了用粒子轰击氮原子核的实验，发现了质子α粒子源（1）发现质子的实验装置。先抽去C内空气调节铝（银）箔F的厚度使α粒子正好穿不过，再通入氮气，从荧光屏S上看到闪光点，那是α粒子击中氮核后产生的质子透过铝箔引起的。（2）意义：不仅发祥了质子，而且在世界上第一次实现了原子核的人工转变。（3）发现质子的核反应方程为：N＋He→O＋H。注意：核反应：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程.=1\*GB3①核反应方程：方程两边5．1930年发现，用射线轰击铍（Be）产生一种射线（速度不到，贯穿本领极强，能穿透几厘米的铅）。1932年英国物理学家查德威克仔细研究了这种射线，它不带电，质量与氢核差不多，取名中子（）（1）发现中子的实验装置，不可见粒子为中子。（2）发现中子的核反应方程：6．放射性同位素的应用（1）1932年科学家发现正电子。1934年约里奥﹒居里和伊丽芙﹒居里夫妇用α粒子轰击铝箔时除了得到预料中的中子外还探测到正电子，这是由于有放射性，象天然放射性元素一样发生衰变，衰变时放出正电子。（2）利用其射线：α射线电离性强，用于使空气电离，将静电泄出，从而消除有害静电。γ射线贯穿性强，可用于金属探伤，也可用于治疗恶性肿瘤。各种射线均可使DNA发生突变，可用于生物工程，基因工程。（3）作为示踪原子。用于研究农作物化肥需求情况，诊断甲状腺疾病的类型，研究生物大分子结构及其功能。（4）进行考古研究。利用放射性同位素碳14，判定出土木质文物的产生年代。一般都使用人工制造的放射性同位素（种类齐全，各种元素都有人工制造的放射性同位。半衰期短，废料容易处理。可制成各种形状，强度容易控制）。7．核能：（1）核反应过程释放出来的能量.根据爱因斯坦质能方程，一个核反应要释放出核能，这个核反应要发生质量亏损，即参与反应的粒子，反应前的总质量要大于反应所得到的所有粒子的总质量m，即释放的能量.当质量单位是kg时，E的单位是J，当质量单位是，即释放的能量相当于931.5Mev=931.5·，故有.（2）核力：当r＜时，核子间相互作用力起作用.注意：太阳向外辐射大量的能量是靠太阳内部进行的热核反应产生的.⑶重核的裂变：在一定条件下（超过临界体积，中子的再生率大于1），裂变反应会连续不断地进行下去，这就是链式反应。⑷轻核的聚变：（需要几百万度高温，所以又叫热核反应）所有核反应的反应前后都遵守：质量数守恒、电荷数守恒。（注意：质量并不守恒。）（3）.热核反应：聚变反应又叫热核反应.（4）轻核聚变与重核裂变的区别.=1\*GB3①重核的裂变是重核裂变成几个中等质量的原子核，放出能量；聚变是几个轻核聚变（结合）成一个质量较大的原子核，放出巨大的能量.=2\*GB3②放出能量的大小不同：重核裂变时，平均每个核子释放的能量约为1MeV左右，而轻核的聚变，平均每个核子释放出3MeV以上的能量.相同质量的核燃料，热核反应比裂变