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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划物理3-5原子物理总结第十八章：原子物理与核物理复习要点1、了解玻尔原子理论及原子的核式结构。2、了解氢原子的能级，了解光的发射与吸收机理。3、了解天然放射现象，熟悉三种天然放射线的特性。4、了解核的组成，掌握核的衰变规律，理解半衰期概念，掌握核反应过程中的两个守恒定律。5、了解同位素及放射性同位素的性质和作用，了解典型的核的人工转变。6、了解爱因斯坦质能方程，会利用核反应中的质量亏损计算核能。7、了解核裂变与核聚变。第一模块：原子的核式结构、波尔的原子模型夯实基础知识1、关于?粒子
2、散射实验?粒子散射现象绝大多数?粒子几乎不发生偏转；少数?粒子则发生了较大的偏转；极少数?粒子发生了大角度偏转。a粒子散射的简单解释。由于电子质量远远小于?粒子的质量，即使?粒子碰到电子，其运动方向也不会发生明显偏转，就象一颗飞行的子弹碰到尘埃一样，所以电子不可能使粒子发生大角度散射。而只能是因为原子中除电子外的带正电的物质的作用而引起的；使?粒子发生大角度散射的只能是原子中带正电的部分，按照汤姆生的原子模型，正电荷在原子内是均均分布的，?粒子穿过原子时，它受到两侧正电荷的斥力有相当大一部分互相抵消，因而也不可能使?粒子发生大角度偏转，更不可能把?粒子反向弹回，这与?粒子散射实验的结果相矛盾，
3、从而否定了汤姆生的原子模型。实验现象中，?粒子绝大多数不发生偏转，少数发生较大偏转，极少数偏转超过90?，个别甚至被?粒子散射实验的目的、设计及设计思想。弹回，都说明了原子中绝大部分是空的，带正电的目的：通过?粒子散射的情况获取关于原子结物质只能集中在一个很少的体积内。构方面的信息。其次，原子中除电子外的带正电的物质不应是均设计：在真空的环境中，使放射性元素钋放射匀分布的，而“绝大多数”“少数”和“极少数”?粒子屏接收到的?粒子，通过轰击前后?粒子运动情况的行为的差异，充分地说明这部分带正电的物质只的对比，来了解金原子的结构情况。能高度地集中在在一个很小的区域内；再次，从这三部分行为不同的?粒
4、子数量的差别的统计，不难理解卢瑟福为什么能估算出这个区域的直径约为10-14m。2、原子的核式结构核式结构的具体内容：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎所有的质量都集中在原子核上，带负电的电子在核外空间绕核旋转。原子直径设计思想：与某一个金原子发生作用前后的a的数量级为10?10m，而原子核直径的数量级约为粒子运动情况的差异，必然带有该金原子结构特征的烙印。搞清这一设计思想，就不难理解卢瑟福为10?15m。什么选择了金箔做靶子和为什么实验要在真空环境中进原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在原子行。核里，带负电的电子在核外空间里旋转。核式结构的实验基础氢光谱在氢光谱中
5、，n=2，3，4，5，向n=1跃迁发核式结构的提出，是建立在a粒子散射实验的基光形成赖曼线系；n=3，4，5，6向n=2跃进迁发光础之上的。或者说：卢瑟福为了解释a粒子散射实形成马尔末线系；n=4，5，6，7向n=3跃迁发验的现象，不得不对原子的结构问题得出核式结构光形成帕邢线系；n=5，6，7，8向n=4跃迁发光形成布喇开线系，其中只有马尔末线的前4条谱的理论。线落在可见光区域内。3、玻尔原子模型5、光子的吸收与发射原子核式结构与经典电磁理论的矛盾：原子结构是否稳定和原子光谱是否为包含一切频率的连续光原子从一种定态，跃迁到另一种定谱。玻尔的原子理论三条假设“定态假设”：原子只能处于一系列不连
6、续的态，它辐射或吸收一定频率的光子，能量状态中，在这些状态中，电子虽做变速运动，光子的能量由这两种定态的能级差决定：即但并不向外辐射电磁波，这样的相对稳定的状态称为定态。h?E初?E终。若E初E终，则辐射光子；若定态假设实际上只是给经典的电磁理论限制了适用范围：原子中电子绕核转动处于定态时不受该理论的制约。E初E终，则吸收光子。能级跃迁：“跃迁假设”：电子绕核转动处于定态时不辐使原子发生跃迁时，入射的若是光子，光子的能射电磁波，但电子在两个不同定态间发生跃迁时，量必须恰好等于两定态能级差；若入射的是电子，却要辐射电磁波，其频率由两个定电子的能量须大于或等于两个定态的能级差。态的能量差值决定hv
7、=E2-E1。电离：跃迁假设对发光从微观上不论是光子还是电子使元子电离，只要光子或电给出了解释。子的能量大于两能级差就可以使其电离。“轨道量子化假设”：原子的不同能量状态跟电子沿不同半径绕核运动相对应。轨道半径也是不连续的。题型解析4、氢原子能级及氢光谱氢原子能级【例题】对?粒子散射实验装置的描述，你认为氢原子的能级：原子各个定态的能量值叫做原子正确的有：A实验器材有放射源、金箔、荧光屏、显微镜E1的能级。氢原子的能级公式为En?n，对应的轨道B金箔的厚度对实验无影响半径关系式为：rn?n2r1，其中n叫量子数，只能取正整数。n=1的状态称为基态，氢原子基态的能量值E1?,r1?10?10C如
8、果不用金箔改用铝箔，就不会发生散射现象；D实验装置放在空气中和真空中都可以【例题】在卢瑟福的粒子散射实验中，有极少数粒子发生大角度偏转，其原因是A原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上B正电荷在原子中是均匀分布的C原子中存在着带负电的电子D原子只能处于一系列不连续的能量状态中m。量子数n越大，动能越小，势能越大，总能量越大。能级公式：En?1E1(E1?)；该能2n量包括电子绕核运动的动能和电子与原子核组成的系统的电势能。半径公式：rn?1(r1?)2?实线表示一个?粒子的运动轨迹。在?【例题】图为卢瑟福和他的同事们做?粒子散射实场的等势线，验的装置示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图
9、粒子从a运动到b、再运动到c的过程中，下列说法中的A、B、C、D四个位置时，观察到的现象描述正确的是()正确的是A动能先增大，后减小B电势能先减小，后增大C电场力先做负功，后做正功，总功等于零D加速度先变小，后变大A在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多B在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比在A位置时稍少些【例题】用光子能量为E的单色光照射容器中处于基态的一群氢原子。停止照射后，发现该容器内的氢C在C、D位置时，屏上观察不到闪光能够释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到D在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但高依次为1、2、3，由此可知，开始用来照射容器的次数极少单色光的
10、光子能量可以表示为：h1；h3；h(1+2)；【例题】在?粒子散射实验中，如果两个具有相同h(1+2+3)以上表示式中能量的?粒子，从不同大小的角度散射出来，则散3射角度大的这个?粒子A更接近原子核2B更远离原子核C受到一个以上的原子核作用1D受到原子核较大的冲量作用A只有正确B只有正确【例题】卢瑟福通过对a粒子散射实验结果的分析，C只有正确D只有正确提出【例题】现有1200个氢原子被激A原子的核式结构模型发到量子数为4的能级上，若这些受激氢原子最后B原子核内有中子存在都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是多C电子是原子的组成部分少？假设处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到D原子核是由质子和
11、中子组成的各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原【例题】图中的圆点代表?粒子散射实验中的原子子总数的。核，带箭头的曲线代表?粒子的径迹，其中不可能发生的是：A2200BXXC1200D2400【例题】氢原子处于基态时，原子的能量为E1?，问：氢原子在n=4的定态时，可放出几种频率【例题】根据?粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的光？其中最小频率等于多少Hz？的核式结构模型，图中虚线表示原子核所形成的电若要使处于基态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射此原子？【例题】对于基态氢原子，下列说法正确的是A、它能吸收的光子B、它能吸收11eV的光子C、它能吸收14eV的光子D、它能吸收具有11
12、eV动能的电子的部分动能天然放射现象说明原子核具有复杂的结构。原子核放出粒子或粒子，并不表明原子核内有粒子或粒子，放出后就变成新的原子核，这种变化称为原子核的衰变。3、天然衰变中核的变化规律【例题】设氢原子的基态能量为E1。某激发态的能在核的天然衰变中，核变化的最基本的规律是质量为E，则当氢原子从这一激发态跃迁到基态时，所量数守恒和电荷数守恒。的光子在真变化，但仍然遵循质量数守恒）空中的波长为_。a衰变：随着a衰变，新核在元素周期表中位第二模块：天然放射现象MM?44置向后移2位，即X?Y?ZZ?22He，实质是2个夯实基础知识1、天然放射现象质子和2个中子结合成一整体射出物质发射射线的性质称
13、为放射性，具有放射性的?衰变：随着?衰变，新核在元素周期表中位元素称为放射性的元素。所有原子序数大于82的元素，都能自发地放出射线。元素的这种自发地放出射线的现象叫做天然放射现象。化为质子和电子。?衰变：随着?衰变，变化的不是核的种类，将放射性物质放出的射线进行实验，表明放射性物质放出的射线有三随a衰变或?衰变进行的。种：射线、射线、射线，将它们的特征列表对比如下：4、关于半衰期的几个问题2、放射线的种类和特征放射性元素衰变的快慢用半衰期来表示，3定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间。意义：反映了核衰变过程的统计快慢程度。特征：只由核本身的因素所决定，而与原子所处的物理状态或化学
14、状态无关。公式表示：N余?N原(1)t/T，2m余?m原()t/T式中N原、m原分别表示衰变前的2放射性元素的原子数和质量，N余、m余分别表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t表示衰变时间，T表示半衰期。理解：搞清了对半衰期的如下错误认识，也就正确地理解了半衰期的真正含义。第一种错误认识是：N0个放射性元素的核，经过一个半衰期T，衰变了一半，再经过一个半衰期T，全部衰变完。第二种错误认识是：若有4个放射性元素的核，经过一个半衰期T，将衰变2个。事实上，N0个某种放射性元素的核，经过时间t后剩下的这种核的个数为N?N0?而对于少量的核图所示，则A、粒子和反冲核的动量大小相等、方向相反B、反冲核的原子序数为62C、原放射性元素的原子序数是62D、反冲核与粒子的速率之比为1：62【例题】K介子衰变
