1、原子物理单元复习原子物理单元复习v本章知识点及高考要求本章知识点及高考要求原子原子结构结构氢原子光谱氢原子光谱I氢原子的能级结构、能级氢原子的能级结构、能级公式公式I原子原子核核原子核的组成、放射性、原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期原子核的衰变、半衰期I放射性同位素放射性同位素I核力、核反应方程核力、核反应方程I结合能、质量亏损结合能、质量亏损I裂变反应和聚变反应、裂裂变反应和聚变反应、裂变反应堆变反应堆I放射性的防护放射性的防护I一、汤姆生的原子模型一、汤姆生的原子模型1 1、电子的发现、电子的发现 （18971897年年 汤姆生）汤姆生）物理意义：揭示了原子结构的复杂性物理意义：
2、揭示了原子结构的复杂性2 2、汤姆生的原子模型、汤姆生的原子模型“枣糕枣糕”模型模型特点：特点：正电荷、质量均匀分布正电荷、质量均匀分布成功：成功：能解释原子发光的问题能解释原子发光的问题原子受激原子受激电子振动电子振动变化电场变化电场产生磁场产生磁场电磁波辐射电磁波辐射原子原子发光发光1 1、实验基础：、实验基础：粒子散射实验（粒子散射实验（19091909年年-1911-1911年年 卢瑟福）卢瑟福）二、卢瑟福原子核式结构模型二、卢瑟福原子核式结构模型演示演示（1 1）绝大多数绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进（2 2）少数少数粒子发生较大的偏转粒子发
3、生较大的偏转（3 3）极少数极少数粒子出现大角度的偏转粒子出现大角度的偏转，偏转角度大于，偏转角度大于 90 90 ，有的甚至几乎达到，有的甚至几乎达到180180, ,像是被金箔弹了像是被金箔弹了 回来。回来。粒子散射现象：粒子散射现象： 汤姆生模型与汤姆生模型与粒子散射实验的矛盾粒子散射实验的矛盾+按汤姆生模型计算按汤姆生模型计算粒子偏角不超过粒子偏角不超过5 5+2 2、卢瑟福原子核式结构模型、卢瑟福原子核式结构模型成功解释成功解释粒子散射实验粒子散射实验+原子半径：原子半径：10101010 m m原子核半径：原子核半径：10101515 m m特点：正电荷、质量集中分布特点：正电荷、
4、质量集中分布原子的中心有一个原子的中心有一个很小的核很小的核原子核原子核原子的原子的全部正电荷全部正电荷和和几乎全部质量几乎全部质量都集中在原子核里都集中在原子核里带负电的电子在核外的空间运动。带负电的电子在核外的空间运动。成功：成功：提出原子核成功解释提出原子核成功解释粒子散射实验三大现象粒子散射实验三大现象失败：失败：不能解释原子的稳定性和原子光谱不能解释原子的稳定性和原子光谱三、玻尔原子模型三、玻尔原子模型1 1、三个假设、三个假设跃迁：跃迁： h =| |E初初 E末末| |能量量子化能量量子化: En=E1/n2 , E1=-13.6eV轨道量子化轨道量子化: rn=n2r1 , r
5、1=0.5310-10m+ +氢原子：氢原子：E2= 3.4evr2=2.120E3= 1.51evr3=4.770rn=n2r r1 1 En=E1/n2EP=ke2r氢原子：氢原子： EK= mv2 12ke2r2=mv2r ke22rEK= E=ke22rE1= 13.6evr1=0.532 2、氢原子的能级图、氢原子的能级图 13.6E/ev1n2345 0 3.4 1.51 0.85 0.54演示演示3 3、玻尔原子模型的成功与不足、玻尔原子模型的成功与不足成功：成功：引入量子化成功解释原子的稳定性和氢原子光谱引入量子化成功解释原子的稳定性和氢原子光谱不足：不足：过多保留经典力学概念
6、，不能解释比氢原子更过多保留经典力学概念，不能解释比氢原子更复杂的原子光谱复杂的原子光谱 汤姆生发现电子汤姆生发现电子v原子结构的发现过程原子结构的发现过程汤姆生原子模型汤姆生原子模型粒子散射实验粒子散射实验卢瑟福原子模型卢瑟福原子模型为解释氢原子光谱为解释氢原子光谱玻尔原子模型玻尔原子模型为解释更复杂原子光谱为解释更复杂原子光谱近代物理原子模型近代物理原子模型v原子核的结构原子核的结构一、天然放射现象（一、天然放射现象（1896 1896 贝克勒尔）贝克勒尔）射线的研究射线的研究三种射线的性质比较三种射线的性质比较电量电量 质量质量速度速度 成成份份电离电离本领本领贯穿贯穿本领本领 射线射线
7、射线射线射线射线+2e+2e-e-e 0 0 4m4mp p4 41.66 1.66 1010-27-27kgkg m mp p/1840/1840 0.91 0.91 1010-30-30kgkg 0 0无静止质量无静止质量0.1c0.1c接近接近光速光速 c c氦氦核核流流电电子子流流电电磁磁波波最强最强较弱较弱最弱最弱最弱最弱较强较强最强最强1 1、衰变：、衰变：原子核自发放出某种粒子而转变为原子核自发放出某种粒子而转变为新核新核的过程的过程 叫做原子核的衰变叫做原子核的衰变 衰变：衰变：原子核放出原子核放出粒子的衰变粒子的衰变常见的常见的衰变：衰变：9292238238U U90902
8、34234ThTh2 24 4HeHe+ +8686222222RnRn8484218218PoPo2 24 4HeHe+ +11410222:HnH e实 质特特 点：点：每经过一次每经过一次衰变电荷数减少衰变电荷数减少2 2、质量数减少、质量数减少4 4衰变方程：衰变方程：z zA AX Xz z2 2A A4 4Y Y2 24 4HeHe+ +衰变：衰变：原子核放出原子核放出粒子的衰变粒子的衰变110011: nHe实质9191234234PaPa9090234234ThTh0 01 1e e+ +常见常见衰变：衰变：特特 点：点：每经过一次每经过一次衰变电荷数增加衰变电荷数增加1 1、
9、质量数不变、质量数不变注：注：在在衰变、衰变、衰变的同时伴随着辐射衰变的同时伴随着辐射射线射线衰变方程：衰变方程：z zA AX XZ+1Z+1 A AY Y-1-10 0e e+ +质量数守恒质量数守恒电荷数守恒电荷数守恒动量守恒动量守恒能量守恒能量守恒质量守恒质量守恒衰变过程的守恒关系：衰变过程的守恒关系：半衰期（半衰期（）公式：公式：N=NN=N0 0(1/2)(1/2)t/t/m= mm= m0 0(1/2)(1/2)t/t/mm011/21/41/803 32 2t图象：图象：注注: :(1)(1)半衰期是对半衰期是对大量大量放射性原子核的统计规律放射性原子核的统计规律, ,对对个别
10、或个别或 少数少数原子核讲半衰期没有意义。原子核讲半衰期没有意义。(2)(2)半衰期由半衰期由原子核内部结构原子核内部结构决定与它所处的物理状态或决定与它所处的物理状态或 化学状态无关化学状态无关, ,不同的元素半衰期不同不同的元素半衰期不同放射性同位素：放射性同位素：1 1、人工放射性同位素的优点：、人工放射性同位素的优点：半衰期短；放射强度容易半衰期短；放射强度容易 控制。控制。2 2、放射性同位素的应用、放射性同位素的应用 r r 射线探伤射线探伤（1 1）利用射线）利用射线消除静电消除静电育种、保鲜、杀灭害虫、医学育种、保鲜、杀灭害虫、医学 “放疗放疗”检查管道漏洞检查管道漏洞（2 2
11、）作为示踪原子）作为示踪原子施肥、控制生物的生长施肥、控制生物的生长3 3、放射性的危害与防护、放射性的危害与防护v核反应核反应 核能核能1 1、质子的发现（、质子的发现（19191919年，卢瑟福）年，卢瑟福） 2 2、中子的发现（、中子的发现（19321932年，查德威克）年，查德威克） 941214260BeHeCnPo铍铍石蜡石蜡不可见粒子不可见粒子中子中子质子质子2 24 4HeHe7 71414N N1 11 1H H+ + +8 81717O O3 3、正电子的发现（、正电子的发现（19341934年，约里奥年，约里奥居里夫妇）居里夫妇）174301132150AlHePn303
12、0015141PSie110101: Hne实 质4 4、核反应、核反应原子核在其他粒子轰击下产生新原子核的原子核在其他粒子轰击下产生新原子核的 过程，称为核反应。过程，称为核反应。实质：实质：原子核在其他粒子轰击下结合成复核，复核不稳原子核在其他粒子轰击下结合成复核，复核不稳 定，衰变成新核放出新粒子。定，衰变成新核放出新粒子。 5 5、核能：、核能：核反应中放出的能量，称为核能。核反应中放出的能量，称为核能。6 6、质量亏损：组成原子核的核子与原子核的质量之差。、质量亏损：组成原子核的核子与原子核的质量之差。注注：（：（1 1）任何一个原子核的质量总是任何一个原子核的质量总是小于小于组成它
13、的所有组成它的所有 核子的质量和。核子的质量和。01n11H+12H2.2Mev核能产生的实质：核力做功过程中伴随着的能量转化核能产生的实质：核力做功过程中伴随着的能量转化（2 2）质量亏损并不是核子数的减少，而是核子的）质量亏损并不是核子数的减少，而是核子的 平均质量减少平均质量减少（3 3）质量亏损并不是质量消失）质量亏损并不是质量消失7 7、爱因斯坦质能方程：、爱因斯坦质能方程： E EJ Jq单位：单位： m m kgkgC Cm/sm/s mu uC Cm/sm/sE EMevMevq原子质量单位（原子质量单位（u u）与对应的能量：）与对应的能量：1u=1.66061u=1.660
14、6 10 10- 27kg- 27kg1uc1uc2 2=931.5Mev=931.5Mev（1u1u相当于相当于931.5Mev931.5Mev的能量）的能量）E = mcE = mc2 2E = E = mcmc2 2v获得核能的途径获得核能的途径核子的平均质量核子的平均质量ABCDEF核子平均质量核子平均质量Z0Fe重核的裂变：重核的裂变：(1938(1938年，德国的哈恩和斯特拉斯曼年，德国的哈恩和斯特拉斯曼) )23519013619203854010UnSrXen+ 141Mev轻核的聚变：轻核的聚变：23411120HHHen+ 17.6 Mev+ 17.6 Mev氢弹氢弹+ +
15、 +-1-10 0e e2 22 24 4HeHe1 11 1H H4 4能量能量太阳太阳92235U56141Ba+01n3692Kr+01n3+ 201Mev 原子弹原子弹1有了坚定的意志，就等于给双脚添了一对翅膀。有了坚定的意志，就等于给双脚添了一对翅膀。2一个人的价值在于他的才华，而不在他的衣饰。一个人的价值在于他的才华，而不在他的衣饰。3生活就像海洋，只有意志坚强的人，才能到达彼岸。生活就像海洋，只有意志坚强的人，才能到达彼岸。4读一切好的书，就是和许多高尚的人说话。读一切好的书，就是和许多高尚的人说话。5最聪明的人是最不愿浪费时间的人。最聪明的人是最不愿浪费时间的人。6不要因为怕被玫瑰的刺伤到你，就不敢去摘玫瑰。不要因为怕被玫瑰的刺伤到你，就不敢去摘玫瑰。7大多数人想要改造这个世界，但却罕有人想改造自己。大多数人想要改造这个世界，但却罕有人想改造自己。8命运把人抛入最低谷时，往往是人生转折的最佳期。谁命运把人抛入最低谷时，往往是人生转折的最佳期。谁若自怨自艾，必会坐失良机！若自怨自艾，必会坐失良机！
