2023学年完整公开课版原子物理

高三物理总复习原子物理高中物理课件Liangjian·2010目录□一、原子光谱和能级

□二、原子核高中物理课件Liangjian·2010一、原子光谱和能级

1．玻尔的原子理论

1）三条假设:

（1）轨道量子化——电子围绕原子核运动的可能轨道是分立的，轨道半径rn＝n2r1(n叫量子数)。

（2）能量量子化——原子只能处于一系列的不连续的能量状态中，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。

（3）跃迁假设——原子从一种定态（如能量为E1）跃迁到另一定态（如能量为E2）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hv＝E2－E1。可见，电子如果从一个轨道到另一个轨道，不是以螺旋线的形状改变半径大小的，而是从一个轨道上“跳跃”到另一个轨道上，玻尔将这种现象称为跃迁。高中物理课件Liangjian·2010

2.氢原子能级及氢光谱一、原子光谱和能级

1）能级:

原子各个定态对应的能量是不连续的，这些能量值叫做能级。①能级公式：②半径公式：δαβγ高中物理课件Liangjian·2010一、原子光谱和能级-0.85∞1234n5-3.40-1.51-0.540En/eV-13.6氢原子的能级高中物理课件Liangjian·2010一、原子光谱和能级

3.原子能级跃迁问题

（1）跃迁时电子动能、原子势能与原子能量的变化原子中原子核带电荷量为＋Ze，核外电子带电荷量为－e，电子在半径为r的轨道上绕核做匀速圆周运动时，库仑力提供向心力，则有：

电子绕核运动的动量在原子中，由于原子核与核外电子库仑引力的作用而具有电势能，电势能属于相互作用的系统——原子，由库仑力所做的功与电势能变化的关系可知：电子绕核运动的轨道半径r增大时，库仑引力F做负功，原子的电势能Ep增大。高中物理课件Liangjian·2010一、原子光谱和能级

3.跃迁问题

（1）跃迁时电子动能、原子势能与原子能量的变化

（2）使原子能级跃迁的两种粒子——光子与电子

原子若是吸收光子的能量而被激发，其光子的能量必须等于两能级的能量差，否则不被吸收，不存在激发到n＝2时能量有余，而激发到n＝3时能量不足，则可激发到n＝2的问题。原子还可吸收外来电子（自由电子）的能量而被激发，只要入射电子的能量大于或等于两能级的能差差值（E＝Em－En），均可使原子发生能级跃迁。高中物理课件Liangjian·2010一、原子光谱和能级例题分析1.氢原子发出a、b两种频率的光，va<vb若a光是由能级n=5向n=2跃迁时发出时，则b光可能是（）

A．从能级n=4向n=3跃迁时发出的

B．从能级n=4向n=2跃迁时发出的

C．从能级n=6向n=3跃迁时发出的

D．从能级n=6向n=2跃迁时发出的

2.氢原子的核外电子由一个轨道跃迁到另一轨道时，可能发生的情况是()A．放出光子，电子动能减少，原子的能量增加

B．放出光子，电子动能增加，原子的能量减少

C．吸收光子，电子动能减少，原子的能量增加

D．吸收光子，电子动能增加，原子的能量减少DBC高中物理课件Liangjian·2010一、原子光谱和能级例题分析3.如图是类氢结构的氦离子能级图。已知基态的氦离子能量为E1=-54.4eV。在具有下列能量的光子中，能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是()A．40.8eVB．41.0eVC．43.2eVD．54.4eV

ADBC高中物理课件Liangjian·2010一、原子光谱和能级例题分析

4.用一束单色光照射处于基态的一群氢原子，这些氢原子吸收光子后处于激发态，并能发射光子．现测得这些氢原子发射的光子频率仅有三种，分别为ν1、ν2和ν3，且ν1＜ν2＜ν3．则入射光子的能量应为()A．hν1

B．hν2

C．h(ν1+ν2)D．hν3CD高中物理课件Liangjian·2010一、原子光谱和能级例题分析

5.(2007广东）图1所示为氢原子的四个能级，其中E1为基态，若氢原子A处于激发态E2，氢原子B处于激发态E3，则下列说法正确的是()

A．原子A可能辐射出3种频率的光子

B．原子B可能辐射出3种频率的光子

C．原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁到能级E4

D．原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E4BE4E3E2E1图1高中物理课件Liangjian·2010二、原子核

1）贝克勒尔发现天然放射现象，居里夫妇发现放射性元素钋（Po）和镭（Ra）。

2）原子序数大于83的所有元素都有放射性。

3）探测射线的方法有三种：使气体电离、使照相底片感光、使荧光物质产生荧光。

4）三种射线的成分和性质

1．天然放射现象αβγ成分电磁波λ很短速度1/10c0.9c光速贯穿本领很小很大最强电离能力很强很小最小高中物理课件Liangjian·2010二、原子核

4）三种射线在电场、磁场中的径迹

α、β、γ三种射线垂直射入电场或磁场，γ粒子不偏转，α、β粒子偏转方向相反。

思考：

（1）一束天然放射线沿垂直电力线的方向从中间进入到两块平行带电金属板M、N之间的匀强电场中，试通过计算分析射线a、b、c各是哪种射线？M、N各带何种电荷？

1．天然放射现象高中物理课件Liangjian·2010二、原子核

4）三种射线在电场、磁场中的径迹

α、β、γ三种射线垂直射入电场或磁场，γ粒子不偏转，α、β粒子偏转方向相反。

思考：

（2）一束天然放射线垂直射入匀强磁场中，γ粒子不偏转，α、β粒子沿相反方向作圆周运动，已知电子质量是质子质量的1/1836。问：α、β粒子作圆周运动的半径之比是多少？

1．天然放射现象高中物理课件Liangjian·2010二、原子核

5）三种射线的产生三种射线都是从原子核中放射出来的，当放射性物质衰变时，有时放射α射线，有时放射β射线，同时伴有γ射线，因此在射线中同时有α、β、γ三种射线．

6）原子核的衰变把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，衰变过程遵守的原则：电荷数和质量数都守恒。例如：

α衰变：

β衰变：

7）半衰期

：由核本身因素决定，与物理状态或化学状态无关。

1．天然放射现象高中物理课件Liangjian·2010二、原子核

1）衰变例如：

2）原子核的人工转变

2．核反应方程高中物理课件Liangjian·2010二、原子核

3）重核裂变例如：重核裂变时放出的中子如果能再度引起其它重核的裂变，就可以使裂变反应不断进行下去，这种反应叫链式反应。链式反应的条件是裂变物质的体积等于临界体积，纯铀235临界体积是58cm3，对应质量约1kg。

4）轻核聚变氢核结合成质量较大的核反应叫做聚变，反应条件是几百万摄氏度高温。例如：重核裂变和轻核聚变是获得核能的途径。

2．核反应方程高中物理课件Liangjian·2010二、原子核1）核力：短程力，作用范围是2.0×10—15m，只有相邻的核子间发生作用。

2）核能：核子结合成原子核时释放能量，原子核子分解成核子时吸收能量。

3）质量亏损：组成原子核的核子质量与原子核质量之差。核反应前总质量大于核反应后总质量则释放能量，反之吸收能量。

4）核能的计算：由E=mc2可知△E=△m×c2。

1u相当于931.5MeV能量，则△E=△m×931.5MeV，此时△E的单位是u，△E的单位是MeV。

3．核能高中物理课件Liangjian·2010二、原子核1）具有相同质子数和不同中子数的原子互称为同位素(有相同的化学性质而物理性质不同)。

2）人工放射性的发现

4．放射性同位素3）应用：①利用它的射线；②作为示踪原子。高中物理课件Liangjian·2010二、原子核考题赏析

1.（2000年全国）最近几年，原子核科学家在超重元素岛的探测方面取得重大进展。1996年科学家们在研究某两个重离子结合成超重元素的反应时，发现生成的超重元素的核经过6次a衰变后的产物是。由此，可在判定生成的超重元素的原子序数和质量数分别是()

A.124，259

B.124，265

C.112，265

D.112，277D高中物理课件Liangjian·2010二、原子核考题赏析

2.（2001年广东）在下列四个方程中，x1、x2、x3和x4各代表某种粒子① ②③ ④以下判断中正确的是()A.x1是中子B.x2是质子C.x3是α粒子 D.x4是氘核AC高中物理课件Liangjian·2010二、原子核考题赏析

3.（2000年上海）关于α、β、γ

三种射线，下列说法中正确的是()A.α射线是原子核自发放射出的氦核，它的穿透能力最强

B.β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力

C.γ射线一般们随着α或β射线产生，它的穿透能力最强

D.γ射线是电磁波，它的穿透能力最弱C高中物理课件Liangjian·2010二、原子核考题赏析

4.（2002年江苏）铀裂变的产物之一氪90（

）是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90（

），这些衰变是()

A．1次α衰变，6次β衰变

B．4次β衰变

C．2次α衰变

D．2次α衰变，2次β衰变B高中物理课件Liangjian·2010二、原子核考题赏析

5.（2003年上海）在核反应方程

的括弧中，X所代表的粒子是()

A.

B.

C.

D.

6.（2003年北京）下面是一核反应方程用c表示光速，则（

） A．X是质子，核反应放出的能量等于质子质量乘c2

B．X是中子，核反应放出的能量等于中子质量乘c2 C．X是质子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与质子的质量和，再乘c2