2027届新高考物理热点精准复习-原子物理模块

第四章

原子结构和波粒二象性4.1普朗克黑体辐射理论一、黑体与黑体辐射1、黑体：某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。黑体是一个理想化的物理模型。如带小孔的空腔。2、黑体辐射（1）定义：黑体虽然不反射电磁波，却可以向外辐射电磁波，这样的辐射叫作黑体辐射。（2）黑体辐射特点：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。3、黑体辐射的实验规律：随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。二、能量子1、定义：组成黑体的振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍。即能的辐射或者吸收只能是一份一份的。这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。2、表达式：ε＝hν；其中ν是带电微粒的振动频率，即带电微粒吸收或辐射电磁波的频率；h称为普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s。3、能量的量子化：微观粒子的能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的。4.2光电效应4.2光电效应4.2光电效应4.3原子的核式结构模型一、电子的发现1、阴极射线：阴极发出的一种射线，它能使对着阴极的玻璃管壁发出荧光。2、汤姆孙的探究：根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，它的本质是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷，组成阴极射线的粒子被称为电子。3、密立根实验：电子电荷的精确测定是由密立根通过著名的“油滴实验”做出的；目前公认的电子电荷的值为e＝1.6×10－19C(保留两位有效数字)。4、电荷的量子化：任何带电体的电荷只能是e的整数倍。5、电子的质量me＝9.1×10－31kg(保留两位有效数字)，质子质量与电子质量的比值为1836。6、电子发现的意义(1)电子发现以前人们认为物质由分子组成，分子由原子组成，原子是不可再分的最小微粒。(2)现在人们发现了各种物质里都有电子，而且电子是原子的组成部分。(3)电子带负电，而原子是电中性的，说明原子是可再分的。4.3原子的核式结构模型4.3原子的核式结构模型三、原子核的电荷与尺度1、原子核的电荷数：各种元素的原子核的电荷数，即原子内的电子数，非常接近它们的原子序数，这说明元素周期表中的各种元素是按原子中的电子数来排列的。2、原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数就是核中的质子数。3、原子核的大小：用核半径描述核的大小．一般的原子核，实验确定的核半径的数量级为10－15

m，而整个原子半径的数量级是10－10

m，两者相差十万倍之多。4.4氢原子光谱和玻尔的原子模型一、光谱和氢原子光谱的实验规律1、光谱：用棱镜或光栅把物质发出的光按波长(频率)展开，获得波长(频率)和强度分布的记录。（1）线状谱：光谱是一条条的亮线。（2）连续谱：光谱是连在一起的光带。（3）特征谱线：气体中中性原子的发光光谱都是线状谱，说明原子只发出几种特定频率的光，不同原子的亮线位置不同，说明不同原子的发光频率不一样，光谱中的亮线称为原子的特征谱线。（4）光谱分析：利用原子的特征谱线来鉴别物质和确定物质的组成成分；优点是灵敏度高。注意：同一种原子可以发射和吸收同一种频率的谱线。2、太阳光谱（1）特点：在连续谱的背景上出现一些不连续的暗线，是一种吸收光谱。（2）产生原因：阳光中含有各种颜色的光，但当阳光透过太阳的高层大气射向地球时，太阳高层大气中含有的元素会吸收它自己特征谱线的光，然后再向四面八方发射出去，到达地球的这些谱线看起来就暗了，这就形成了明亮背景下的暗线。3、经典理论的困难（1）核式结构模型的成就：正确地指出了原子核的存在，很好地解释了α粒子散射实验。（2）经典理论的困难：经典物理学既无法解释原子的稳定性，又无法解释原子光谱的分立线状谱。4.4氢原子光谱和玻尔的原子模型二、玻尔原子理论的基本假设1、玻尔原子模型（1）原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做圆周运动。（2）电子绕核运动的轨道是量子化的。（3）电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，且不产生电磁辐射。2、定态：当电子在不同轨道上运动时，原子处于不同的状态，原子在不同的状态中具有不同的能量，即原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值叫作能级，原子具有确定能量的稳定状态，称为定态。能量最低的状态叫作基态，其他的能量状态叫作激发态。3、跃迁：当电子从能量较高的定态轨道(其能量记为En)跃迁到能量较低的定态轨道(其能量记为Em，n＞m)时，会放出能量为hν的光子，该光子的能量hν＝En－Em，这个式子被称为频率条件，又称辐射条件。4.4氢原子光谱和玻尔的原子模型4.4氢原子光谱和玻尔的原子模型4.4氢原子光谱和玻尔的原子模型4.5粒子的波动性和量子力学的建立4.5粒子的波动性和量子力学的建立二、量子力学的建立与应用1、量子力学的建立（1）普朗克黑体辐射理论、爱因斯坦光电效应理论、康普顿散射理论、玻尔氢原子理论以及德布罗意物质波假说等一系列理论在解释实验方面都取得了成功。（2）在以玻恩、海森堡、薛定谔以及英国的狄拉克和奥地利的泡利为代表的众多物理学家的共同努力下，描述微观世界行为的理论被逐步完善并最终完整地建立起来，它被称为量子力学。2、量子力学的应用（1）量子力学推动了核物理和粒子物理的发展。（2）量子力学推动了原子、分子物理和光学的发展。（3）量子力学推动了固体物理的发展。第五章

原子核5.1原子核的组成一、天然放射现象1、1896年，法国物理学家贝可勒尔发现铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线。2、物质发出射线的性质称为放射性，具有放射性的元素称为放射性元素，放射性元素自发地发出射线的现象，叫作天然放射现象。3、原子序数大于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于或等于83的元素，有的也能发出射线。4、玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现了两种放射性更强的新元素，命名为钋(Po)和镭(Ra)。5.1原子核的组成5.1原子核的组成5.2放射性元素的衰变5.2放射性元素的衰变5.2放射性元素的衰变三、放射性同位素及其应用和辐射与安全1、放射性同位素：很多元素都存在一些具有放射性的同位素，它们被称为放射性同位素。2、放射性同位素的应用：（1）射线测厚仪。（2）放射治疗。（3）培优、保鲜。（4）示踪原子：一种元素的各种同位素具有相同的化学性质，用放射性同位素替换非放射性的同位素后，可以探测出原子到达的位置。3、辐射与安全：人类一直生活在放射性的环境中，过量的射线对人体组织有破坏作用。要防止放射性物质对水源、空气、用具等的污染。说明：一般放射性同位素半衰期短，而且强度容易控制，使用更广泛。5.3核力与结合能5.3核力与结合能5.3核力与结合能三、质量亏损1、质能方程：物体的能量与它的质量的关系是：E＝mc2。2、质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象。3、质量亏损Δm的理解：所谓质量亏损，并不是质量消失，而是减少的质量在核子结合成核的过程中以能量的形式辐射出去了，反过来，把原子核分裂成核子，总质量要增加，总能量也要增加，增加的能量要由外部供给。4、质能方程E＝mc2的理解（1）根据质能方程，物体的总能量与其质量成正比，物体质量增加，则总能量随之增加；质量减少，总能量也随之减少，这时质能方程也写作ΔE＝Δmc2。（2）运用质能方程时应注意单位，一般情况下，公式中各量都应取国际单位制单位，但在微观领域，用国际单位制单位往往比较麻烦，习惯上常用“原子质量单位”和“电子伏特”作为质量和能量的单位，1u对应931.5MeV能量。5.4~5.5核裂变与核聚变和“基本”粒子5.4~5.5核裂变与核聚变和“基本”粒子5.4~5.5核裂变与核聚变和“基本”粒子三、发现新粒子与粒子的分类1、“基本”粒子（1）人们认为光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子，把它们叫作“基本粒子”。2、随着科学的发展，科学家们发现很多新粒子不能看作由质子、中子、电子组成，并发现质子、中子等本身也有自己的复杂的结构。3、发现新粒子：1932年发现了正电子，1937年发现了μ子,1947年发现了K介子和π介子，后来发现了超子等。2、粒子的分类（1）强子：是参与强相互作用的粒子；质子和中子都是强子．（2）轻子：不参与强相互作用；电子、电子中微子、μ子、μ子中微子以及τ子和τ子中微子都是已发现的轻子。（3）规范玻色子：是传递