高中物理選修3-5第一節：原子結構第二章：原子結構原子核氫光譜0.41010.65620.48610.4340μm主題內容要求說明原子結構與原子核

氫原子光譜Ⅰ氫原子的能級結構、能級公式Ⅰ原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期Ⅰ

放射性同位素Ⅰ核力、核反應方程Ⅰ結合能、質量虧損Ⅰ裂變反應和聚變反應、裂變反應堆。Ⅰ放射性的防護

Ⅰ

1、在原子中心有很小的核(稱為原子核)，核外有電子繞核高速旋轉。2、原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子核里。3、原子核的大小：原子半徑數量級為10－10m,原子核大小數量級為10－14m一、原子的核式結構：—盧瑟福原子核具有復雜結構——天然放射現象二、玻爾的原子模型玻爾模型定態假說原子只能處于一系列不連續的能量狀態中，這些狀態稱為定態。軌道假說原子不同能量狀態跟電子沿不同軌道繞核運動相對應。因定態不連續，所以電子可能軌道分布也是不連續的。躍遷假說原子從一種定態躍遷到另一定態時,要輻射〔或吸收〕一定頻率的光子,光子能量等于兩定態的能量差。高能級低能級放出光子吸收能量三、能級：1.原子各個定態對應的能量是不連續的，這些能量值叫做能級。2.基態和激發態：能量最低的狀態〔對應n=1〕叫做基態，其它狀態〔對應n=2、3、4……〕叫做激發態。3.能級公式4.能級圖-0.85∞1234n5-3.4-1.51-0.540E/eV-13.6玻爾理論能夠十分圓滿地解釋氫光譜并且預言了氫原子輻射電磁波譜的問題，其成功之處在于引進了量子化的觀點；但是，在解釋其它原子光譜時遇到了很大的困難，因為玻爾理論過多地保存了經典理論。牛頓力學只適用于低速運動〔相對于光速〕的宏觀物體，對于微觀粒子的運動，牛頓力學不適用了。四、玻爾理論的局限性：例1、如圖給出氫原子最低的四個能級，大量氫原子在這些能級之間躍遷所輻射的光子的頻率最多有＿＿種，其中最小的頻率等于＿＿＿＿＿赫〔保存兩個數字〕。h=6.63×10–34J·SE（eV）－3.42－1.513－0.854－13.61n61.6×1014例2、欲使處于基態的氫原子激發，以下措施可行的是：〔〕A.用10.2eV的光子照射.B.用11.5eV的光子照射.C.用14eV的光子照射.D.用11.5eV的電子碰撞.E.用10eV的電子碰撞.提示：原子的躍遷公式只適用于光子和原子作用而使原子在各定態之間躍遷的情況;ACD光子和原子作用而使原子電離時那么不受此條件的限制實物粒子與原子相互作用而使原子激發時，粒子的能量也不受上述條件的限制。E（eV）－3.42－1.513－0.854－13.61n

例3、處于基態的一群氫原子受某種單色光的照射時，只發射波長為的三種單色光，且，那么照射光的波長為()－1.51－3.4E（eV）23－13.61nλ1λ3λ2

D例4、根據玻爾理論，氫原子由外層軌道躍遷到內層軌道后〔〕A.原子的能量增加，電子的動能減小B.原子的能量增加，電子的動能增加C.原子的能量減少，電子的動能減小D.原子的能量減少，電子的動能增加D原子的能量等于電子動能加上電勢能，其形式可與天體運動進行類比。第二節：原子核1、原子核的人工轉變發現質子發現中子2、原子核的組成：質子＋中子〔質子和中子統稱為核子〕質子的質量mp

中子的質量mn一、原子核的組成二、天然放射現象

1、天然放射現象：某些元素能自發地放出射線的現象叫做天然放射現象。這些元素稱為放射性元素。2、三種射線α射線—高速的α粒子流，α粒子是氦原子核，速度約為光速1/10，貫穿能力最弱，電離能力最強。β射線—高速的電子流，β粒子是速度接近光速的負電子，貫穿能力稍強，電離能力稍弱。γ射線—能量很高的電磁波，γ粒子是波長極短的光子,貫穿能力最強,電離能力最弱。

3.三種射線的來源：α粒子是核內兩個質子和兩個中子抱成團一起射出。β粒子是原子核內的中子轉化成質子時放出的。γ射線經常是伴隨α射線和β射線產生的。三、衰變－原子核放出射線后變成新的原子核1.衰變規律α衰變質量數-4,電荷數-2β衰變質量數不變,電荷數+1原子核衰變時電荷數和質量都守恒。2.半衰期

T：放射性元素的原子核有半數發生衰變所需的時間。半衰期短的元素衰變得快，放射性較強半衰期只與元素本身有關,與所處的物理、化學狀態及周圍環境、溫度等都無關。衰變圖象半衰期是一種統計規律，對大量原子滿足，對少數幾個原子不滿足。四、放射性同位素1、具有放射性的同位素，叫放射性同位素。2、放射性同位素的原子核不穩定，能自發地放出α射線、β射線和γ射線而衰變。3、應用：一是利用它產生的射線，二是作為示蹤原子。

例1、放射性原子核經過一系列的α衰變和β衰變后成新原子核,其中經α衰變的次數為nα=_____,β衰變的次數nβ=______。分析：寫出核反響方程式如下，86例2、關于元素放射性的半衰期下述正確的()A.放射性試樣的總質量減半所需的時間B.放射性核的個數衰減到一半所需的時間C.加溫,加壓時半衰期不變D.與其它物質組成化合物時半衰期將變化BC例3、在中子、質子、電子、正電子、α粒子中選出一個適當的粒子，分別填在以下核反響式的橫線上:α粒子電子中子核反響方程：例4、將天然放射性物質放入頂端開有小孔的鉛盒S里，放射線便從小孔中射出，沿帶電平行金屬板A、B之間的中線垂直于電場方向進入電場，軌道如下圖，那么軌跡是射線，軌跡是射線，軌跡是射線.板帶正電，板帶負電.③是

射線的軌跡，①是

射線的軌跡.1、核力：原子核中，將核子維系在一起的一種短程強作用力.五、核能2、核能：核子結合為原子核時釋放的能量或原子核分解為核子時吸收的能量，叫做原子核的結合能，亦稱核能.獲得核能的兩個根本途徑是重核裂變和輕核聚變.3、質量虧損：任何一個原子核的質量總是小于組成它的所有核子的質量和.這一個差值叫做質量虧損。ΔE＝Δm

c2注意：①核反響過程中需遵循三個守恒定律：電荷數守恒定律、質量數守恒定律和動量守恒定律；②質量虧損，并不是質量損失也不是質量消失了；③不能理解為質量轉化為能量，質量和能量分別是物質的屬性之一，不能等同.1、重核的裂變：重核俘獲一個中子后分裂為幾個中等質量的核的反響過程.在裂變的同時要放出幾個中子和大量的核能。2、輕核的聚變：某些輕核結合成質量較大的核的核反響過程，同時放出大量的核能。六、裂變和聚變反響堆示意圖例1、正、負電子相遇時湮滅,同時產生一對光子,反響方程式為_______________,假設正負電子質量都為m,普朗克常數為h,那么所產生的光子頻率為___________。例2、中子n、質子p、氘核D的質量分別為現用光子能量為E的γ射線照射靜止氘核使之分解，反應的方程為。若分解后中子、質子的動能可視為相等，則中子的動能是

。例3、關于鈾核裂變，下述說法正確的選項是〔〕A.鈾核裂變的產物是多種多樣的，但只能裂變成兩塊B.鈾核裂變時還能同時釋放2到3個中子C.為了使裂變的鏈式反響容易