1、關于原子和原子核第1頁，共44頁，2022年，5月20日，2點40分，星期四教學目標1.說出對原子認識的幾種模型。2.說出玻爾原子模型的內(nèi)容，會計算電子不同軌道間的躍遷。第2頁，共44頁，2022年，5月20日，2點40分，星期四索線2湯姆遜原子結構模型盧瑟福的原子核式結構模型 粒子散射實驗 核式結構模型 湯姆生發(fā)現(xiàn)電子 建立無核結構模 型 主要內(nèi)容 能級圖 計算 H光譜的了解 玻爾 原子理論 薛定鄂 模型 電子云模型 核 外 第3頁，共44頁，2022年，5月20日，2點40分，星期四無核結構模型 無核結構模型 第4頁，共44頁，2022年，5月20日，2點40分，星期四盧瑟福的粒子散射實驗

2、 放射源 盧瑟福的粒子散射實驗+ 粒子散射情景 絕大多數(shù)粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前進，少數(shù)粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn),極少數(shù)反彈第5頁，共44頁，2022年，5月20日，2點40分，星期四盧瑟福核式結構模型 在原子的中心有一個很小的核, 叫做原子核， 原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核 ，帶負電的電子在核外空間繞核做勻速圓周運動。 盧瑟福的核式結構模型 (可見光區(qū)) 氫原子光譜第6頁，共44頁，2022年，5月20日，2點40分，星期四波爾的原子理論一. 原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中， 在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然作加速運 動，但并不向外輻射能量，這些狀態(tài)叫做定態(tài)。

3、 En = E1 /n 2 （ n = 1，2，3，） 二. 原子從一種定態(tài)（ 設能量為E2）躍遷到另一種定態(tài)（設能量為E1）時，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量（ h ）由這兩種定態(tài)的能量差決定。 E E2 E1 h 三. 原子的不同能量狀態(tài)對應于電子的不同運行 軌道，電子的可能軌道也是不連續(xù)的，即電子不能 在任意的軌道上運行。 rn = n 2 r1 波爾原子理論第7頁，共44頁，2022年，5月20日，2點40分，星期四r1 r2 r3 r4 rn 能級圖1 E11 nE(量子數(shù) ) (能級 ) 2 E2E33 4 E40 eV （-13.6） （-3.4） （-1.51） （-0

4、.85） 放出 吸收 10.21.890.66(基態(tài))(第一激發(fā)態(tài))(第二激發(fā)態(tài)) 原子的狀態(tài)與電子的軌道、能級都是 一一對應的。 在某兩個確定能級間輻射出來的光子（能 量）與吸收的光子（能量）是相同的。能 級 圖第8頁，共44頁，2022年，5月20日，2點40分，星期四 基態(tài)能級： E1 13.6 eV 能級計算定態(tài)能級的計算： En = E1 /n 2 （ n = 1，2，3，） 記 二. 能級差的計算： E E2 E1 【 可求得躍遷時輻射或吸收的能量（或光子的頻率） 】 h 三. 可能軌道計算： rn = n 2 r1 （ n = 1，2，3，） 可能輻射或吸收的光子數(shù)目計算： C

5、2 k 第9頁，共44頁，2022年，5月20日，2點40分，星期四熾熱的固體、液體和高壓氣體的發(fā)射光譜是連續(xù)光譜例如電燈絲發(fā)出的光、熾熱的鋼水發(fā)出的光都形成連續(xù)光譜 第10頁，共44頁，2022年，5月20日，2點40分，星期四玻爾理論的局限性： 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留了經(jīng)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。第11頁，共44頁，2022年，5月20日，2點40分，星期四+ r 電子云電子

6、云模型薛定鄂模型第12頁，共44頁，2022年，5月20日，2點40分，星期四1、關于粒子散射實驗，下列說法正確的是（ ）A只有極少數(shù)粒子發(fā)生了大角度散射 B粒子散射實驗的結果說明了帶正電的物質(zhì)只占整個原子的很小空間C粒子在靠近金原子核的過程中電勢能減小D粒子散射實驗的結果否定了湯姆生給出的原子“棗糕模型” A B D第13頁，共44頁，2022年，5月20日，2點40分，星期四2氫原子的核外電子由一個軌道躍遷到另一軌道時，可能發(fā)生的情況是 ( ) A放出光子，電子動能減少，原子的能量增加B放出光子，電子動能增加，原子的能量減少C吸收光子，電子動能減少，原子的能量增加D吸收光子，電子動能增加，

7、原子的能量減少B C第14頁，共44頁，2022年，5月20日，2點40分，星期四3如圖是類氫結構的氦離子能級圖。已知基態(tài)的氦離子能量為E1= -54.4eV。在具有下列能量的光子中，能被基態(tài)氦離子吸收而發(fā)生躍遷的是 ( ) A40.8 eV B41.0 eVC43.2 eVD54.4 eVEE4E3E2E10-3.4 eV-6.0 eV-13.6 eV-54.4 eVA D第15頁，共44頁，2022年，5月20日，2點40分，星期四4 右圖為汞原子的能級圖，一個總能量為9eV 的自由電子，與處于基態(tài)的汞原子發(fā)生碰撞后（不計汞原子動量的變化），電子剩下的能量可能為（碰撞系統(tǒng)無能量損失） (

8、) A. 0.2eV B. 1.3eV C. 2.3eV D. 5.5eVn= 2n= 3n= 4n= 1 -5.5 eV -2.7 eV -1.6 eV-10.4 eVA B第16頁，共44頁，2022年，5月20日，2點40分，星期四5圖1所示為氫原子的四個能級，其中E1為基態(tài)，若一群氫原子A處于激發(fā)態(tài)E2，一群氫原子B處于激發(fā)態(tài)E3，則下列說法正確的是 ( )A原子A可能輻射出3種頻率的光子B原子B可能輻射出3種頻率的光子C原子A能夠吸收原子B發(fā)出 的光子并躍遷到能級E4D原子B能夠吸收原子A發(fā)出 的光子并躍遷到能級E4E4E3E2E1圖1B第17頁，共44頁，2022年，5月20日，2

9、點40分，星期四6.氫原子在某三個相鄰能級間躍遷時，可發(fā)出三種不同波長的輻射光。已知其中的兩個波長分別為1和2，且12，則另一個波長可能是（ ） A. 12 B. 12C.D. C D解見下頁第18頁，共44頁，2022年，5月20日，2點40分，星期四解： 由玻爾原子模型的躍遷假設E初E終h及c /可得：E3E2E1123所以得：故C選項正確另一種情況:E3E2E1132所以得：D選項也正確。第19頁，共44頁，2022年，5月20日，2點40分，星期四 7、子與氫原子核（質(zhì)子）構成的原子稱為氫原子（hydrogen muon atom），它在原子核物理的研究中有重要作用。圖為氫原子的能級示

10、意圖。假定光子能量為E的一束光照射容器中大量處于n=2能級的氫原子，氫原子吸收光子后，發(fā)出頻率為1、2、3、4、5、和6的光，且頻率依次增大，則E等于 ( )A、h（3-1 ） B、 h（5+6） C、h3 D、h4 n23451E（eV） -632.4 -281.1-158.1-101.20-2529.6C第20頁，共44頁，2022年，5月20日，2點40分，星期四衰變放射性元素 天然放射現(xiàn)象 衰變 新元素 貝克勒耳發(fā)現(xiàn)天然放射性現(xiàn)象 天然放射現(xiàn)象：某些元素能自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象叫做天然放射現(xiàn)象。這些元素稱為放射性元素。第21頁，共44頁，2022年，5月20日，2點40分，星期四衰變規(guī)律

11、 衰變時放出 粒子的，叫 衰變 衰變規(guī)律： 核的質(zhì)量數(shù)減少4，電荷數(shù)減少2。 粒子即氦原子核 He42M Z X M-4 Z-2 Y4 2 He第22頁，共44頁，2022年，5月20日，2點40分，星期四衰變規(guī)律 衰變時放出 粒子的，叫 衰變 衰變規(guī)律： 核的質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)增加1。 粒子即電子 e01 0 1 或正電子： e M Z X M Z+1 Y0 -1 e第23頁，共44頁，2022年，5月20日，2點40分，星期四三種射線的性質(zhì)和實質(zhì)帶電量質(zhì)量數(shù)符號電離性穿透性實 質(zhì)來 源射線+2e4很強很小（一張普通紙）高速的氦核流(v 0.1c)兩個中子和兩個質(zhì)子結合成團從原子核中放出射線

12、-e0弱很強（幾毫米鋁板）高速的電子流(vc)原子核中的中子轉(zhuǎn)換成質(zhì)子時從原子核中放出射線00很小更強（幾厘米鉛板）波長極短的電磁波原子核受激發(fā)產(chǎn)生的第24頁，共44頁，2022年，5月20日，2點40分，星期四三種射線在勻強磁場、勻強電場、正交電場和磁場中的偏轉(zhuǎn)情況比較：O如、圖所示，在勻強磁場和勻強電場中都是比的偏轉(zhuǎn)大，不偏轉(zhuǎn)； 區(qū)別是：在磁場中偏轉(zhuǎn)軌跡是圓弧， 在電場中偏轉(zhuǎn)軌跡是拋物線。圖中肯定打在O點； 第25頁，共44頁，2022年，5月20日，2點40分，星期四2、關于半衰期的幾個問題（1）定義：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需 要的時間。（2）意義：反映了核衰變過程的統(tǒng)計快慢

13、程度。半衰期短的元素衰變得快，放射性較強（3）特征：半衰期只與元素本身有關,與所處的物理、化學狀態(tài)及周圍環(huán)境、溫度等都無關。（4）兩種錯誤認識：a. N0（大量）個放射性元素的核，經(jīng)過一個半衰期T，衰變了一半，再經(jīng)過一個半衰期T，全部衰變完。b. 若有4個放射性元素的核,經(jīng)一個半衰期, 將衰變2個。事實上，N0（大量）個某種放射性元素的核，經(jīng)過時間t后剩下的這種核的個數(shù)為而對于少量的核（如4個），是無法確定其衰變所需要的時間的。這實質(zhì)上就是“半衰期反映了核衰變過程的統(tǒng)計快慢程度”的含義。第26頁，共44頁，2022年，5月20日，2點40分，星期四N2 粒子 盧瑟福的粒子轟擊氮核實驗 質(zhì)子的發(fā)

14、現(xiàn) 粒子轟擊氮核產(chǎn)生了可以穿透鋁箔的質(zhì)子 14 7 N 17 8 O4 2 HeH1 1 盧瑟福的粒子轟擊氮核實驗第27頁，共44頁，2022年，5月20日，2點40分，星期四 (中子)9 4 Be 12 6 C4 2 Hen1 0 原子核的人工轉(zhuǎn)變 核衰變 核反應中，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)均守恒 中子的發(fā)現(xiàn)1932年查德威克第28頁，共44頁，2022年，5月20日，2點40分，星期四原子核的組成中子 質(zhì)子 統(tǒng)稱核子 原子核的組成電荷數(shù) = 電子數(shù) = 原子序數(shù) U He H 1142235 92X AZ（核）電荷數(shù) 質(zhì)量數(shù) = 電荷數(shù)中子數(shù) 質(zhì)量數(shù) 原 子 核 的 基 本 情 況 原子核直徑 10

15、14m 第29頁，共44頁，2022年，5月20日，2點40分，星期四9 4 Be 12 6 C4 2 Hen1 0 原子核的人工轉(zhuǎn)變 人工轉(zhuǎn)變 14 7 N 17 8 O4 2 HeH1 1 27 13 Al 30 15 P4 2 Hen1 0 第30頁，共44頁，2022年，5月20日，2點40分，星期四裂變重核 裂變 n 10 U n Ba + Kr + 3 n 235929236141561010 鏈式反應 第31頁，共44頁，2022年，5月20日，2點40分，星期四 情 景 H H He + n 2 14 2 3 110 輕核 聚變聚變 熱核反應 第32頁，共44頁，2022年，5

16、月20日，2點40分，星期四核力 強大的核力才能組成原子核 核力與核能 核力在1015 m 才起作用 無論使核分解或組成核, 都需要很大的能量! 與 核 能 的 應 用 核 電 站 愛恩斯坦的質(zhì)能方程： E = m c 2 核反應的能量變化與質(zhì)量虧損：E = m c 2 m m核子 m核 原子質(zhì)量單位 ：1u = 931.5 M e V 核能第33頁，共44頁，2022年，5月20日，2點40分，星期四反應堆水管鈾棒鎘棒石墨水泥防護層減速劑 核原料 冷卻劑 熱交換 控制反應速度 防 輻 射 快中子 慢中子 吸收慢中子 核反應堆第34頁，共44頁，2022年，5月20日，2點40分，星期四1天然

17、放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了 ( )A原子是不可分割的B原子具有核式結構C原子核具有復雜的結構D原子核由質(zhì)子和中子組成C第35頁，共44頁，2022年，5月20日，2點40分，星期四2以下哪些現(xiàn)象與原子核的變化有關 （ ）A 粒子散射 B光電效應 C熱核反應 D天然放射現(xiàn)象C D第36頁，共44頁，2022年，5月20日，2點40分，星期四 3一置于鉛盒中的放射源發(fā)射的、和射線，由鉛盒的小孔射出，在小孔外放一鋁箔后，鋁箔后的空間有一勻強電場。進入電場后，射線變?yōu)閍、b兩束，射線a沿原來方向行進，射線b發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，如圖所示，則圖中的射線a為_射線，射線b為_射線。放射源 帶電極板 射線a照相底片 鉛盒鋁

18、箔 帶電極板 射線b 第37頁，共44頁，2022年，5月20日，2點40分，星期四 4 衰變?yōu)?要經(jīng)過m次衰變和n次衰變，則m，n分別為 ( )（A）2， 4（B）4， 2（C）4， 6（D）16， 6B第38頁，共44頁，2022年，5月20日，2點40分，星期四5.（1）放射性物質(zhì) 和 的核衰變方程為： 方程中的X1代表的是_， X2代表的是_。 解:X1代表的是 （或），X2代表的是 （或）第39頁，共44頁，2022年，5月20日，2點40分，星期四6關于天然放射現(xiàn)象，下列說法正確的是 ( ) A放射性元素的原子核內(nèi)的核子有半數(shù)發(fā)生變化所需的時間就是半衰期 B放射性物質(zhì)放出的射線中，粒子動能很大因此貫穿物質(zhì)的本領很強 C當放射性元素的原子的核外電子具有較高能量時，將發(fā)生哀變 D放射性的原子