高二物理3-5知識點總結(jié)(3)
高二物理3-5知識點總結(jié)
高二物理3-5知識點3：原子結(jié)構(gòu)
一、原子核式結(jié)構(gòu)模型
1、電子的發(fā)現(xiàn)和湯姆生的原子模型：
?、烹娮拥陌l(fā)現(xiàn)：
1897年英國物理學(xué)家湯姆生，對陰極射線進行了一系列研究，從而發(fā)現(xiàn)了電子。
電子的發(fā)現(xiàn)表明：原子存在精細結(jié)構(gòu)，從而打破了原子不可再分的觀念。
?、茰飞脑幽Ｐ停?/p>
1903年湯姆生設(shè)想原子是一個帶電小球，它的正電荷均勻分布在整個球體內(nèi)，而帶負電的電子鑲嵌在正電荷中。
2、粒子散射實驗和原子核結(jié)構(gòu)模型
⑴粒子散射實驗：1909年，盧瑟福及助手蓋革和馬斯頓完成的。
?、傺b置：如下圖
?、诂F(xiàn)象：
a.絕大多數(shù)粒子穿過金箔后，仍沿原來方向運動，不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。
b.有少數(shù)粒子發(fā)生較大角度的偏轉(zhuǎn)。
c.有極少數(shù)粒子的偏轉(zhuǎn)角超過了90°，有的幾乎達到180°，即被反向彈回。
⑵原子的核式結(jié)構(gòu)模型：
由于粒子的質(zhì)量是電子質(zhì)量的七千多倍，所以電子不會使粒子運動方向發(fā)生明顯的改變，只有原子中的正電荷才有可能對粒子的運動產(chǎn)生明顯的影響。
如果正電荷在原子中的分布，像湯姆生模型那模均勻分布，穿過金箔的粒了所受正電荷的作用力在各方向平衡，粒了運動將不發(fā)生明顯改變。散射實驗現(xiàn)象證明，原子中正電荷不是均勻分布在原子中的。
1911年，盧瑟福通過對粒子散射實驗的分析計算提出原子核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心存在一個很小的核，稱為原子核，原子核集中了原子所有正電荷和幾乎全部的質(zhì)量，帶負電荷的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。
原子核半徑約為10-15m，原子軌道半徑約為10-10m。
⑶光譜
?、儆^察光譜的儀器，分光鏡
②光譜的分類，產(chǎn)生和特征
發(fā)射光譜連續(xù)光譜產(chǎn) 生特 征
由熾熱的固體、液體和高壓氣體發(fā)光產(chǎn)生的由連續(xù)分布的，一切波長的光組成
明線光譜由稀薄氣體發(fā)光產(chǎn)生的由不連續(xù)的一些亮線組成
吸收光譜高溫物體發(fā)出的白光，通過物質(zhì)后某些波長的光被吸收而產(chǎn)生的在連續(xù)光譜的背景上，由一些不連續(xù)的暗線組成的光譜
③ 光譜分析：
一種元素，在高溫下發(fā)出一些特點波長的光，在低溫下，也吸收這些波長的光，所以把明線光波中的亮線和吸收光譜中的暗線都稱為該種元素的特征譜線，用來進行光譜分析。
二、氫原子光譜
氫原子是最簡單的原子，其光譜也最簡單。
1885年，巴耳末對當時已知的，在可見光區(qū)的14條譜線作了分析，發(fā)現(xiàn)這些譜線的波長可以用一個公式表示：
式中R叫做里德伯常量，這個公式成為巴爾末公式。
除了巴耳末系，后來發(fā)現(xiàn)的氫光譜在紅外和紫個光區(qū)的其它譜線也都滿足與巴耳末公式類似的關(guān)系式。
氫原子光譜是線狀譜，具有分立特征，用經(jīng)典的電磁理論無法解釋。
三、原子的能級
玻爾的原子模型：
1.原子核式結(jié)構(gòu)模型與經(jīng)典電磁理論的矛盾(兩方面)
a.電子繞核作圓周運動是加速運動，按照經(jīng)典理論，加速運動的電荷，要不斷地向周圍發(fā)射電磁波，電子的能量就要不斷減少，最后電子要落到原子核上，這與原子通常是穩(wěn)定的事實相矛盾。
b.電子繞核旋轉(zhuǎn)時輻射電磁波的頻率應(yīng)等于電子繞核旋轉(zhuǎn)的頻率，隨著旋轉(zhuǎn)軌道的連續(xù)變小，電子輻射的電磁波的頻率也應(yīng)是連續(xù)變化，因此按照這種推理原子光譜應(yīng)是連續(xù)光譜，這種原子光譜是線狀光譜事實相矛盾。
2.玻爾理論
上述兩個矛盾說明，經(jīng)典電磁理論已不適用原子系統(tǒng)，玻爾從光譜學(xué)成就得到啟發(fā)，利用普朗克的能量量了化的概念，提了三個假設(shè)：
①定態(tài)假設(shè)：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，電子雖然做加速運動，但并不向外在輻射能量，這些狀態(tài)叫定態(tài)。
②躍遷假設(shè)：原子從一個定態(tài)(設(shè)能量為Em)躍遷到另一定態(tài)(設(shè)能量為En)時，它輻射成吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個定態(tài)的能量差決定，即hv=Em-En
?、圮壍懒孔踊僭O(shè)，原子的不同能量狀態(tài)，跟電子不同的運行軌道相對應(yīng)。原子的能量不連續(xù)因而電子可能軌道的分布也是不連續(xù)的。
?、遣柕臍渥幽Ｐ停?/p>
?、贇湓拥哪芗壒胶蛙壍腊霃焦剑翰栐谌龡l假設(shè)基礎(chǔ)上，利用經(jīng)典電磁理論和牛頓力學(xué)，計算出氫原子核外電子的各條可能軌道的半徑，以及電子在各條軌道上運行時原子的能量，(包括電子的動能和原子的熱能。)
?、跉湓拥哪芗増D：氫原子的各個定態(tài)的能量值，叫氫原子的能級。按能量的大小用圖開像的表示出來即能級圖。
其中n=1的定態(tài)稱為基態(tài)。n=2以上的定態(tài)，稱為激發(fā)態(tài)。
高二物理3-5知識點4：原子核
一、原子核的組成
1、天然放射現(xiàn)象
⑴天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)：1896年法國物理學(xué)，貝克勒耳發(fā)現(xiàn)鈾或鈾礦石能放射出某種人眼看不見的射線。這種射線可穿透黑紙而使照相底片感光。
放射性：物質(zhì)能發(fā)射出上述射線的性質(zhì)稱放射性。
放射性元素：具有放射性的元素稱放射性元素。
天然放射現(xiàn)象：某種元素自發(fā)地放射射線的現(xiàn)象，叫天然放射現(xiàn)象。這表明原子核存在精細結(jié)構(gòu)，是可以再分的。
⑵放射線的成份和性質(zhì)：用電場和磁場來研究放射性元素射出的射線，在電場中軌跡，如下圖
射線種類射線組成性 質(zhì)
電離作用貫穿能力
射線氦核組成的粒子流很強很弱
射線高速電子流較強較強
射線高頻光子很弱很強
2、原子核的組成
原子核的組成：原子核是由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子。
在原子核中有：質(zhì)子數(shù)等于電荷數(shù)、核子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)、中子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)減電荷數(shù)。
二、原子核的衰變;半衰期
⑴衰變：原子核由于放出某種粒子而轉(zhuǎn)變成新核的變化稱為衰變在原子核的衰變過程中，電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒
⑵半衰期：放射性元素的原子核的半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時間，稱該元素的半衰期。
放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身因素決定的，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒有關(guān)系。
三、放射性的應(yīng)用與防護;放射性同位素
放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素。
同位素：具有相同的質(zhì)子和不同中子數(shù)的原子互稱同位素，放射性同位素：具有放射性的同位素叫放射性同位素。
正電子的發(fā)現(xiàn)：用粒子轟擊鋁時，發(fā)生核反應(yīng)。
1934年，約里奧—居里夫婦發(fā)現(xiàn)經(jīng)過α粒子轟擊的鋁片中含有放射性磷，
即：。
反應(yīng)生成物P是磷的一種同位素，自然界沒有天然的，它是通過核反應(yīng)生成的人工放射性同位素。
與天然的放射性物質(zhì)相比，人造放射性同位素：
?、俜派鋸姸热菀卓刂?/p>
?、诳梢灾瞥筛鞣N需要的形狀
?、郯胨テ诟?/p>
?、芊派湫詮U料容易處理
放射性同位素的應(yīng)用：
?、倮盟纳渚€
A.由于γ射線貫穿本領(lǐng)強，可以用來γ射線檢查金屬內(nèi)部有沒有砂眼或裂紋，所用的設(shè)備叫γ射線探傷儀。
B.利用射線的穿透本領(lǐng)與物質(zhì)厚度密度的關(guān)系，來檢查各種產(chǎn)品的厚度和密封容器中液體的高度等，從而實現(xiàn)自動控制。
C.利用射線使空氣電離而把空氣變成導(dǎo)電氣體，以消除化纖、紡織品上的靜電。
D.利用射線照射植物，引起植物變異而培育良種，也可以利用它殺菌、治病等
?、谧鳛槭聚櫾樱河糜诠I(yè)、農(nóng)業(yè)及生物研究等。
棉花在結(jié)桃、開花的時候需要較多的磷肥，把磷肥噴在棉花葉子上，磷肥也能被吸收。但是，什么時候的吸收率最高、磷在作物體內(nèi)能存留多長時間、磷在作物體內(nèi)的分布情況等，用通常的方法很難研究。
如果用磷的放射性同位素制成肥料噴在棉花葉面上，然后每隔一定時間用探測器測量棉株各部位的放射性強度，上面的問題就很容易解決。
放射性的防護：
①在核電站的核反應(yīng)堆外層用厚厚的水泥來防止放射線的外泄
?、谟眠^的核廢料要放在很厚很厚的重金屬箱內(nèi)，并埋在深海里
③在生活中要有防范意識，盡可能遠離放射源
四、核反應(yīng)方程
1.熟記一些實驗事實的核反應(yīng)方程式。
?、疟R瑟福用α粒子轟擊氦核打出質(zhì)子：
⑵貝克勒耳和居里夫人發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象：
?、遣榈峦擞?alpha;粒子轟擊鈹核打出中子：
?、染永锓蛉税l(fā)現(xiàn)正電子：
?、奢p核聚變：
?、手睾肆炎儯?/p>
2.熟記一些粒子的符號
3.注意在核反應(yīng)方程式中，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)是守恒的。
處理有關(guān)核反應(yīng)方程式的相關(guān)題目時，只要做到了以上幾點，即可順利解決問題。
五、重核裂變;核聚變
釋放核能的途徑——裂變和聚變
1.裂變反應(yīng)：
?、倭炎儯褐睾嗽谝欢l件下轉(zhuǎn)變成兩個中等質(zhì)量的核的反應(yīng)，叫做原子核的裂變反應(yīng)。例如：
?、阪準椒磻?yīng)：在裂變反應(yīng)用產(chǎn)生的中子，再被其他鈾核浮獲使反應(yīng)繼續(xù)下去。
鏈式反應(yīng)的條件：臨界體積，極高的溫度。
?、?/p>
2.聚變反應(yīng)：
?、倬圩兎磻?yīng)：輕的原子核聚合成較重的原子核的反應(yīng)，稱為聚變反應(yīng)。例如：
?、谝粋€氘核與一個氚核結(jié)合成一個氦核時(同時放出一個中子)，釋放出17.6MeV的能量，平均每個核子放出的能量3MeV以上。比列變反應(yīng)中平均每個核子放出的能量大3-4倍。
?、劬圩兎磻?yīng)的條件;幾百萬攝氏度的高溫。
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