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1、第2讲原子结构原子核氢原子光谱氢原子的能级结构、能级公式(考纲要求)1原子的核式结构(1)电子的发现：1897年，英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子(2)原子的核式结构图121粒子散射实验的结果绝大多数粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数粒子发生了大角度偏转，极少数粒子甚至被撞了回来，如图121所示卢瑟福的原子核式结构模型在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转原子核的尺度：原子核直径的数量级为1015 m，原子直径的数量级约为1010 m.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
2、等于核内的质子数2氢原子光谱(1)氢原子光谱的实验规律巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式R，(n3,4,5，)，R是里德伯常量，R1.10107 m1，n为量子数(2)玻尔理论定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，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hEmEn.(h是普朗克常量，h6.631034 Js)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的3氢原子的能级、能级公式
3、(1)氢原子的能级能级图如图122所示图132能级图中相关量意义的说明相关量表示意义能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态定态横线左端的数字“1,2,3”表示量子数横线右端的数字“13.6，3.40”表示氢原子的能级相邻横线间的距离表示相邻的能级差，量子数越大相邻的能级差越小带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁的条件为hEmEn(2)氢原子的能级和轨道半径氢原子的能级公式：EnE1(n1,2,3，)，其中E1为基态能量，其数值为E113.6 eV.氢原子的半径公式：rnn2r1(n1,2,3，)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r10.531010 m.1认识原子结
4、构的线索气体放电的研究阴极射线发现电子汤姆孙的“枣糕”模型卢瑟福核式结构模型玻尔模型2玻尔理论的基本内容能级假设：氢原子En，n为量子数跃迁假设：hE末E初轨道量子化假设：氢原子rnn2r1，n为量子数3氢原子跃迁时电子动能、电势能与原子能量的变化(1)原子能量：EnEknEpn，随n增大而增大，其中E113.6 eV.(2)电子动能：电子绕氢原子核运动时静电力提供向心力，即km，所以Eknk，随r增大而减小(3)电势能通过库仑力做功判断电势能的增减当轨道半径减小时，库仑力做正功，电势能减小；反之，轨道半径增大时，电势能增加4记住一些结论(1)一群氢原子处于量子数为n的激发态时可能辐射的光谱条
5、数为N.(2)只有光子能量恰好等于跃迁所需的能量(hEmEn)时，光子才被吸收(3)入射光子能量大于电离能(hEEn) 时，光子一定能被原子吸收并使之电离，剩余能量为自由电子的动能原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期放射性同位素(考纲要求)1天然放射现象、三种射线(1)天然放射现象：放射性元素自发地发出射线的现象，首先由贝可勒尔发现天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构(2)三种射线的比较射线名称比较项目射线射线射线组成高速氦核流高速电子流光子流(高频电磁波)带电量2ee0质量4mp mp1.671027 kg静止质量为零符号24He1 0e速度0.1c0.99cc垂直电磁场偏转情
6、况偏转偏转不偏转贯穿本领最弱用一张薄纸能挡住较强穿透几厘米厚的铝板最强穿透几厘米厚的铅板对空气的电离作用很强较弱很弱在空气中的径迹粗、短、直细、较长、曲折最长通过胶片感光感光感光2.原子核的衰变(1)原子核放出粒子或粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变(2)分类衰变：ZAXZ2A4Y24He衰变：ZAXZ1AY10e(3)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间半衰期由核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理或化学状态无关3放射性同位素及应用(1)同位素具有相同质子数而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置，互称同位素有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素天然放射性同位
7、素不过四十多种，而人工制造的放射性同位素已达1 000多种(2)放射性同位素的应用放射性同位素放出的射线应用于工业、探伤、农业、医疗等作示踪原子1衰变规律及实质衰变类型衰变衰变衰变方程ZMXZ2M4Y24HeZMXZ1MY10e衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整体射出中子转化为质子和电子211H201n24He01n11H1 0e衰变规律电荷数守恒、质量数守恒2.人造放射性同位素的优点(1)放射强度容易控制；(2)可以制成各种所需的形状；(3)半衰期很短，废料容易处理核力、结合能、质量亏损(考纲要求)1.核力核子间的作用力核力是短程强引力，作用范围在1.51015 m之内，只在相邻的核子间
8、发生作用2核能核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能3质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程Emc2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小m，这就是质量亏损由质量亏损可求出释放的核能Emc2.裂变反应和聚变反应、裂变反应堆核反应方程(考纲要求)1裂变反应和聚变反应(1)重核裂变：是重核分裂成中等质量的核的反应过程如： 92235U01n 56144Ba3689Kr301n.由重核裂变产生的中子使裂变反应能持续地进行的过程称为链式反应，发生链式反应的条件是：裂变物质的体积大于等于临界体积裂变的应用：原子弹、核反应堆(2)轻核聚变：聚变是两个轻核
9、结合成质量较大的核的反应过程如：13H12H24He01n17.6 MeV使核发生聚变需要几百万度以上的高温，因此聚变又叫热核反应2核反应的四种类型类型可控性核反应方程典例衰变衰变自发92238U 90234Th24He衰变自发 90234Th 91234Pa10e人工转变人工控制714N24He 817O11H(卢瑟福发现质子)24He49Be 612C01n(查德威克发现中子)1327Al24He1530P01n约里奥居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子1530P1430Si10e续表重核裂变比较容易进行人工控制92235U01n 56144Ba3689Kr301n92235U01n
10、54136Xe3890Sr1001n轻核聚变很难控制12H13H24He01n射线危害和防护(考纲要求)污染与防护举例与措施说明污染核爆炸核爆炸的最初几秒钟辐射出来的主要是强烈的射线和中子流，长期存在放射性污染核泄漏核工业生产和核科学研究中使用放射性原材料，一旦泄露就会造成严重污染医疗照射医疗中如果放射线的剂量过大，也会导致病人受到损害，甚至造成病人的死亡防护密封防护把放射源密封在特殊的包壳里，或者用特殊的方法覆盖，以防止射线泄漏距离防护距放射源越远，人体吸收的剂量就越少，受到的危害就越轻时间防护尽量减少受辐射的时间屏蔽防护在放射源与人体之间加屏蔽物能起到防护作用铅的屏蔽作用最好1关于原子结构
11、理论与粒子散射实验的关系，下列说法正确的是()A卢瑟福做粒子散射实验是为了验证汤姆孙的枣糕模型是错误的B卢瑟福认识到汤姆孙“枣糕模型”的错误后提出了“核式结构”理论C卢瑟福的粒子散射实验是为了验证核式结构理论的正确性D卢瑟福依据粒子散射实验的现象提出了原子的“核式结构”理论答案D2(2010全国，14)原子核ZAX与氘核12H反应生成一个粒子和一个质子由此可知()AA2，Z1 BA2，Z2CA3，Z3 DA3，Z2解析该核反应的方程式为：ZAX12H24He11H，由质量数和电荷数守恒得：A4123.Z2112，故正确答案为D.答案D3氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有
12、引力、库仑力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是()A核力、万有引力、库仑力B万有引力、库仑力、核力C库仑力、核力、万有引力D核力、库仑力、万有引力解析核力是核子之间的一种强相互作用，其相互作用力巨大，两核子之间的万有引力极其微小，所以我们在平时的计算时不考虑答案D4下列说法正确的是()A. 715N11H 612C24He是衰变方程B11H12H23He是原子核的人工转变方程C. 92238U 90234Th24He是核裂变反应方程D24He1327A11530P01n是原子核的人工转变方程解析核反应类型分四种，方程特点各有不同，衰变方程的左边只有一个原子核，右边出现或粒子聚变方程的左边是两
13、个轻核反应，右边是中等原子核裂变方程的左边是重核与中子反应，右边是中等原子核人工核转变方程的左边是氦核与常见元素的原子核反应，右边也是常见元素的原子核，由此可知D选项正确答案D5现已建成的核电站发电的能量来自于()A天然放射性元素衰变放出的能量B人工放射性同位素放出的能量C重核裂变放出的能量D化学反应放出的能量解析现在核电站所用原料主要是铀，利用铀裂变放出的核能发电，故C项正确答案C6根据玻尔理论，在氢原子中量子数n越大，则()A电子轨道半径越小 B核外电子速度越小C原子能级能量越小 D原子的电势能越小答案B7如图123(甲)是、三种射线穿透能力的示意图，图123(乙)是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部的伤痕的示意图，请问图123(乙)中的检查是利用了哪种射线()图123A射线 B射线C射线 D三种射线都可以答案C8.图124(2011
