原子物理知识点总结全

《原子物理知识点总结全》由会员分享，可在线阅读，更多相关《原子物理知识点总结全（16页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、原子物理 一、卢瑟福的原子模型核式结构1.1897年,发现了电子.他还提出了原子的 模型.2. 物理学家用_粒子轰击金箔的实验叫 。3. 实验结果:绝大部分a粒子穿过金箔后;少数a粒子发生了较大的偏转;极少数的a粒子甚至被.4. 实验的启示：绝大多数a粒子直线穿过，说明原子内部存在很大的空隙；少数a粒子较大偏转，说明原子内部集中存在着对a粒子有斥力的正电荷；极个别a粒子反弹，说明个别粒子正对着a粒子大很多的物体运动时，受到该物体很大的斥质量比力作用5. 原子的核式结构:卢瑟福依据a粒子散射实验的结果，提出了原子的核式结构：在原子中心有一个很小的核，叫原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核

2、里，带负电的电子在核外空间绕核旋 转例1：在a粒子散射实验中卢瑟福用a粒子轰击金箔下列四个选项中哪一项属于实验得到的正确结果右绝大多数 a粒子穿过金箔时有较大的极转数a粒子穿过金箔时有较大4有的甚至被紀偏转例2:根据a粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模 型。如图原子核式结构模a粒子散射图景。图中实型的线表示D.a粒子穿过金箔时都有较大的偏转.1-1所示表示了a粒子的运动轨迹。其中一个c a粒子在从a运动到b、再运动到c的过程中（a粒子在b点时距原子核最近），下列判断正确的是( )abA.a粒子的动能先增大后减小原子核B.a粒子的电势能先增大后减小a粒子C. a粒子的加速度先变小后变大D

3、. 电场力对a粒子先做正功后做负功图1-1 二玻尔的原子模型能级1玻尔提出假说的背景一一原子的核式结构学说与经典物理学的矛盾：按经典物理学理论， 核外电子绕核运动时，要不断地辐射电磁波，电子能量减小，其轨道半径将不断减小，最终落 于原子核上，即核式结构将是不稳定的，而事实上是稳定的电子绕核运动时辐射出的电磁 波的频率应等于电子绕核运动的频率，由于电子轨道半径不断减小，发射出的电磁波的频率应 是连续变化的，而事实上，原子辐射的电磁波的频率只是某些特定值。为解决原子的核式结构模型与经典电磁理论之间的矛盾，玻尔提出了三点假设，后人称之为玻尔模型.2玻尔模型的主要内容：定态假说：原子只能处于一系列的能

4、量状态中，在这些状态中原子是的，电子虽然绕核运动，但不向外辐射能量这些状态叫做跃迁假说：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，光子的能量由这两定态的能量差决定，即轨道假说：原子的不同能量状态对应于子的不同轨道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氢原子的能级公式和轨道 公式E1=136eV r1=0.53X10-10m.原子各定态的能量值叫做原子的能级，对于氢原子，其能级 公式为对应的轨道公式为：r n2r1。其中n称为量子数，只能取正整数原子的最低能量状态称为原子的较高能量状态称为，对应电子在离核较远的轨道上运动4氢原子核外的电子绕核运动的轨道与

5、其能量相对应 核外电子绕核做圆周运动的向心力，来源 于库仑力，对应电子在离核最近的轨道上运动；由 F =ke2库r2又因为r nrnv2mr得动能甲E1，mv2 1ke2 ，2 2r即量子数n越大时，动能.(量子化的卫星运动模型)即卩r越大时，动能，势能，总能量n22 k(k1)Ck25用玻尔量子理论讨论原子跃迁时释放光子的频率种数氢原子处于n=k能级向较低激发态或基态跃迁时，可能产生的光谱线条数的计 算公式为：例1:氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中()A 原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大B原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小C. 原子要

6、吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小D. 原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大 例 2:大量氢原子处于 是（ABn = 4的激发态，当它们向各较低能级跃迁时，对于多种可能的跃迁，下面说法中正确的）最多只能释放出从 n=4 能级跃4 种不同频率的光子n=1 能级释放出的光子波长最长n=1能级释放出的光子频率最大长等于从n = 2能级跃迁到n=1能级释放出的光D.从n=4能级跃子波长光束迁到例3:氢原子发出a、b两种频率的光，经平行玻璃砖折射后的光路如图2-1所示。若a光是由能级n=4向n=1跃迁时发出 的，贝A.B.级迁到a、b光可能是（）.玻璃砖C.nD.级从能级n=5向n=

7、1跃迁时发出的 从能=3向=1跃迁时发出的n n 从能级=5向n=2跃迁时发出的=3向=2跃迁时发出的n n从能例4:如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子 2-2处于级跃迁的过程中向外发出光子。若用这些光照射逸出 功为正确的是（） A.这群氢原子能发出三种频率不同的光， 其中从n=3的激发态，原子在向较 低能2. 49eV的金属钠，则下列说法a- bn=2 B这群氢原子能发出两种频率不同的光， 其中从C. 金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为D. 金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为=3跃迁 到nn=3跃迁到n=1所发出的光频率最 高=2所发出的光波长图2-2W11. lleV96

8、0eV例5:a、b两束单色光分别用同一双缝干涉装置进行实验，在距双缝恒定 距离的屏上得到如图 图乙是b光照射时形成的干涉图样。下列关于A. a光子的能量较大B. 在水中a光传播的速度较小C. 若用b光照射某金属没有光电子 逸出2-3所示的干涉图样，图甲是 a光照射时形成的干涉图样，a、b两束单色光的说法正确的是（）出则吐照射该金属时也没有光电子逸D. 若a光是氢原子的核外电子从第三能级向第二能级跃迁时产生的_，则b光可能是氢原子的核外电子从第四能级向第三能级跃迁时产生的例6:处于n = 3激发态的大量氢原子向基态跃迁时所放出的光子中，只有一种光子不 能使金属列说法不正确的是（）图甲图2-3A产

9、生光电效应，则下A.不能使金属A产生光电效应的光子一定是氢原 子从 学f能使金属A产生光电效应的光子一定是氢原C. 氢原子从n = 4的激发态跃迁到,n = 3的激发态， 使金属n = 3的激发态直接跃迁到基态时放出的-，n = 3的激发态跃迁到n = 2的激发态时放 出的所放出的光子一定不能A产生光电效应D. 氢原子从n = 4激发态直接跃迁到，所放出的光子一定能使基态金属A产生光电效应noo43E/eV00.851.513.413.6图 2-4例 7:如图 2-4 所示是氢原子的能级图，现让一束单色光照射一群处于基态 的氢原子，受激发的氢原子能自发地辐射出三种不同频率的光，则照射氢 原子的

10、单色光的光子能量为()A13.6eVB12.09eVC10.2eVD3.4eV例 8:如图 2-4 所示为氢原子能级图，可见光的光子能量范围约为1. 62eV-3llev。下列说法正确的是()A.大量处在n3的高能级的氢原子向n=3 能级跃迁时，发出的光有一部分是可见光B大量处在n=3的氢原子向n=2能级跃迁时，发出的光是紫外线C. 大量处在n=3能级的氢原子向n=1能级跃迁时，发出的光都应具有显著的热效应D. 处在n=3能级的氢原子吸收任意频率的紫外线光子都能发生电 离例 9:如图 2- 所示,设光子 A、B、C 的能量和波长分5别为E 、E 、E 和ABCA、B、C 则()111AA BC

11、BBACCABCDEBEAEC2三、天然放射现象1.天然放射现象:首先由贝克勒耳发现，天然放射现象的发 现，说明还有内部结构图2-5a衰变p18402.衰变不稳定的原子核自发放a粒子或B粒子后，转变为新核的变化称为原子核 出在磁场中穿透本领对空气的 用半衰期：放射性元 素的电离作_ 或衰变规律发生衰变所需的时间半衰因素决定，跟原子所处期由的状态无关。半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，个别原子核经多长时间衰变无法预i有T +则。a衰变衰变规律AXA4Y4He(新核的核电荷数Z 2 2半衰期T，质量数.幺衰aXZZAlYl0e(新核的核电荷数.)，质量数一半原子核发生衰变需要的时间(5)质量数为

12、M电荷数为N的原子核，在垂直于磁场方向上发生B衰变后，B粒子与反冲核的运动轨迹为一 对(内、外)切圆,两粒子的动量之比为两圆的运动半径之比为发生a衰变后，a粒子与反冲核的运动轨迹为一对 两粒子的动量之比为 为两圆的运动半径之比为例1：关于半衰期，下列叙述正确的是()A. 放射性物质的质量越大，半衰期越长B. 提高温度和压力不能改变半衰期C. 单质铀的半衰期比化合态铀中的半衰期长D. 半衰期是指原子核全部衰变所需时间的一半 例2:下列现象中，与原子核内部变化，动能之比，周期之比为(内、外)切圆,关的是)天然放射现象匚亍忙原子发光现象A.粒子散射现象BC.光电效应现象D例3:按照电离能力来看，放射

13、性元素放出的三种射线由弱到强的排列顺序 射线，a射线，射线，b射线射线瓠小!也BYA.a射线，射线，Y射线 CY射线，5射线，B射线： 例4:下列说法正确的是()aA.用加温或加压的方法不能改变原子核衰变的半衰期B某原子核经过一次a衰变后，曰核内质子数减少4个照+fl底片C. B射线是原子的核外电子电离后形成的电子流D. a射线的贯穿作用很强，可用来进行工业探伤例 5:一置于铅盒中的放射源发射的, 和射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔， 铝箔右侧的空间有一匀强电场。射线进入电场后，变为a、b两束，a沿原来方向行进，射线射线b 发生了偏转，如3-1 所示，则图中的图（）A.射线a为射线，射

14、线 b 为射线B射线a为射线，射线 b 为射线C.射线a为射线，射线 b 为射线图 3-13D射线a为射线，射线 235207例6:92U衰变成82Pb,要经过例7:若元素A的半衰期为后，剩下的质量之比 mA：mB 为（）次a衰变和次B衰变.4天，元素帀的半衰期为5天，则相同质量的A和B,经过20天A. 30 : 1B 31 : 30Cl：2例8:某放射性元素经初质量的D. 2 : 1 20天后剩下原有质量的再经过10天，剩下质量为最6. 25%，可知其半衰期为XX迹，原子核放出的粒子可能是（)A.氨核B.电子CY光子D.正电子例9: 一个原来静止在匀强磁场中的原子核发生衰变，放出某种粒子后，

15、在匀强磁场中形成如图3-2所示的径XXX2XXXXXXXXAX四、核能X X X X X XX XX3-2在核能的计算中c的单位取国际单位制，此时 的单位为kg，能量的单位J,当Am的单位为u （原子质 若小为单位）时，1u=1 660566X10-27kg=1.49X10-XIOseV；1eV=1.6X10-ioj=9.31519J.（2）原子核中的核子（质子、中子）的平均质量在不同的原子中是 子数的关系如图4-1所示可见在元素Fe附近,核子的平均质 量是最当比Fe小得多原子核结合成较大的原子核时，核子的平均质 量将 因而 量；同的，其大小与核的。（放出、吸收）能（增大、减小）,当比Fe大得

16、多原子核裂变成较小的原子核时，核子的平均质 量将 因而 量。3.重核的裂变重核的裂变：重核分裂成两个质量较小的原子核的核反应 叫裂变.（放出、吸收）能（增大、减小）,严-235 11419 2铀核的裂变:核反应方程为：U+ nf 39205 6Ba+ 6（2）链式反应：裂变要在一定的条件下才能 进行，铀 子，这些中子又可引起其它Kr+30n.235核受到中子轰击时会发生裂变，而裂变时又要放 出一些中的轴235核裂变，而使裂变反应不断进行下去，这种反应叫做链式反应1-原子核的组成:原子核是由质子和中子组成，质子和中子统称核子.2.核能（1）爱因斯坦质能方程:凡具有质量的物体都具有能量，物体的质量

17、和能量间的 关系为：若原子核质量寿损Am.对应释放的能量为_一注意:质量亏损并不是质量损失，也不是与质量守恒定律相矛盾，而是亏损的质量以能量的形-/ 式*畐射出去了一4. 轻核的聚变(1)轻核的聚变：轻核结合成质量较大的原子核的核反应称为聚变氢核的聚变：核反应方程为： 2 3 4 1热核反应：聚变必须在轻核间的距离十分接近，即达到10-i5m时才能进行在极高温度下，原子核可以获 得足够的动能克服库仑斥力而发生聚变，这种聚变反应叫做热核反应 (3)目前已实现的人工热核反应是氢弹的爆炸例1:如图4-2所示，给出了核子平均质量(原子核的质量除以核 数)与原子序数的关系。下列说法中正 确的是A.英国物

18、理学家汤姆生，在a粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结 构模型B：天然放射性元素在衰变过程中电荷数和质量数守恒，放出的射线垂直磁 感线穿过磁场时，一定发生偏()核子平均 质量由图可知，原子由图可知，原子A裂变成原子核B和C要放出核能D和E聚变成原子 F要吸收核图4-2发生聚变，产生一个中子和一个新核，并出现质量亏损，则聚变例2:个氘核GH）与一个氚核（3H）过程（A吸收能量，生成的新 核为C.吸收能量，生成的新核为 例3:用a粒子轰击铍（9Be ）核，生成物是碳 该粒子是A11HB.C. 0 eD.1例4:太阳内部的核聚变可以释放出大量的能量,这些能量以电磁波（场 的形式向四面八方辐射出去,

19、 其总功率达到3. 8X 1026W。根据爱因斯坦的质能方程估算，单纯地由于这种辐射，太阳每秒钟减少的物质质量的数 量级最接近于 （A.C.例5:太阳的能量来源于太阳内部氢核的聚变，设每次聚变反应可 以看作是合成1个氦核4He ），同时释放出正电子0e ）。已知氢核的质（2（* 量为m,真空中光速为c。下列关于氢核聚变的说法正确的是（）A.此聚变反应的核反应方 程是B此聚变反应也叫链式反应C反应后核子的平均质量大于反应前核子的平均质量D. 每次核反应释放的能量为（4 2 ） C2太阳的能量来自于热核反应，其中一种核反应是四个质子聚 已静止质量的中微子。量为粒子的质 为质子的质量 播速电p) 1

20、018kg 10-10kg4He23He核2 ，4 1H 4He 0e1 2 1放出能量，生成的新核 为放出能量，生成的新核为（12 C）核和另一个粒子，则61n02H1 109kg lO-wkg3He24He24个氢核（1H）结m,氦核的质量为m,正电子的质量 为粒子，同时放出两个正电子和 量为m，c为光在真空中的传度，N为阿伏伽德罗常数。在这种核反应中1000g的氢核聚变所放出的能量为p a e A 2A. 1000 (4m+m+2m) NcB 1000(a +2e 4p)mpC. 250 (4mDp)250mma e+m2m）（a+2e m m m曲2NcA 2Nc A 2Nc例7:原子

21、核的裂变和聚变都是人类利用原子核能的途径，我国目前已建成了秦山和大亚湾两座 核电站下面关于这两座核电站的说法中正确的是（）A.它们都是利用核裂变释放的原子能B它们都是利用核聚变释放的原子能C.它们一座是利用核裂变释放的原子能，澤放的原例 8: （07另一座是利用核聚变的是（）A. 2H3H4Hem 是聚变1 1 2 0B. 235 U m140 Xe 94Sr2m 是裂变92 054380C. 226 Ra 222 RnHe是a衰变98962D. 24Na24Mg 0e 是裂变11 12 1网例9:铀239 ( 239U)经过衰变可产生92钚239 ( 239Pu) 关于铀239的衰变，下列说

22、法正确的是94()A. 239 PU与239 U的核内具有相同的中子数和不同的核子数9492B放射性物质239 U发生 衰变时所释放的电子来源于核外电子92C239U经过2次衰变产生239PU9294D温度升高，239U的半衰期减小例10:当两个质子(质量是和两个中子(质量是1008665u)结合为一个氦核(质量是4. 001509u)1.007276u)时,发生的质量亏损是多少?释放出的能量是多少兆电子伏 ?补充练习：1. 下列说法正确的是：A太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应B汤姆生发现电子，表明原子具有核式结构C一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短D.按

23、照波尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增加2一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射 光子。已知质子、中子、氘核的质量分1、2、一个别为3,_、/mmm普朗克常量h,真空中的光速c。下列说法正确的是为丄为()A.核反应方程是iH+i n3H+色聚变反应中的1量1亏损丄mm1+m2-m3C. 辐射出的 光子的能量E=(m-m-m)c_3 1 2hD. 光子的波长(m m m )c21233. 对原子跃迁条件的理解：原子的跃迁条件:hvE初E终，只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况，对于光子和原子作用而使原子电离和实物粒子

24、作用而使原子激发的情况，则不受条件的限制。这是因为，原子一旦电离，原子结构即被破坏，因而不再遵守有关原子结构的理论，基态氢原子的电离能为136ev，只要大于或等于136eV的光子 都能使基态的氢原子吸收而发生电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大, 至于实物粒丄亠子和原子碰撞情况，由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两定态能量之差，也可以使原子受激发而向较咼能级跃迁.4. 原子核的人工转变原子核的人工转变是用咼速运动的粒子轰击原子核，产生另一种新核的方法质子的发现. 卢瑟福发现质子的实验：用a粒子轰击氮原子核核反应方程：

25、 小压17 0田中子的发现：丄 卢瑟福预见中子的存在，后英国物理学家查德威克发现了中子. 核反应方程式9Be 4He 12 C m.丄4260 中子是一种不带电，穿透力很强的粒子，其质量与质子质量差不多.9. 人工放射性同位素的发现(1)1934年，居里夫妇用a粒子轰击铝箔时，发现了放射性同位素和正电子，核反应方程式为27 Al 4He 30P 1n 3030 0132150，15 P14 Si 1e放射性同位素：具有放射性的同位素叫放射性同位素，如上式中的30P就是磷的一种同位素，15具有放射性1H 1n0 e1 0 1 正电子：质量与电子相同带一个单位正电荷的粒子，其产生的实质是质子衰变成中子 时产生的，方程为放射性同位素的应用：利用它的射线；作为示踪原子.