【精品课件】原子物理4

要点热点探究
► 探究点一 原子的核式结构与玻尔理论
1．处于第 n 激发态的大量氢原子发射光子的种类数为 N＝C2n. 2．解氢原子能级问题要注意利用氢原子能级图，如果题目没有提 供，可由氢原子能级公式 En＝n12E1(E1＝－13.6 eV，n＝1,2,3…)推导．
例1 [2011·四川卷] 氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光 的频率为ν1，从能级n跃到能级k时吸收紫光的频率为ν2，已知 普朗克常数为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则( )
【特别提醒】 (1)如果原子吸收光子从低能级向高能级跃迁，则 光子的能量必须等于两个能级之差；(2)如果通过碰撞或加热等方式 从低能级向高能级跃迁，则入射粒子的能量需大于两能级之差．
二、原子核 1．原子核的人工转变 (1)卢瑟福发现质子的核反应方程：147N＋42He →178O＋11H； (2)查德威克发现中子的核反应方程：94Be＋42He →126C＋10n. 2．天然衰变中核的变化规律 (1)α 衰变：MZ X→MZ－－24Y＋42He；
(2)轻核聚变：轻核结合成质量较重核的反应过程(因在高温条件 下发生，又称热核反应)．如21H＋31H→42He＋10n.
4．爱因斯坦质能方程：E＝mc2(一定的质量 m 总是跟一定的能 量 mc2 对应)，ΔE＝Δmc2.
三、光电效应的实验规律 1．入射光的频率 ν 必须大于金属的极限频率 ν0； 2．光电子的最大初动能只随入射光的频率增大而增大；最大初 动能 Ek＝12mv2＝hν－W0； 3．瞬间发生；4．光电流的强度与入射光的强度成正比．
A．吸收光子的能量为hν1＋hν2 B．辐射光子的能量为hν1＋hν2 C．吸收光子的能量为hν2－hν1 D．辐射光子的能量为hν2－hν1
例1 D 【解析】 氢原子从m能级跃迁到n能级辐射能量， 即Em－En＝hν1，氢原子从n能级跃迁到k能级吸收能量，即Ek －En＝hν2，氢原子从k能级跃迁到m能级，Ek－Em＝hν2＋En －hν1－En＝hν2－hν1，因紫光的频率ν2大于红光的频率ν1，所 以Ek>Em，即辐射光子的能量为hν2－hν1，D正确．
例 2 碘 131 核不稳定，会发生 β 衰变，其半衰期为 8 天．
(1)碘 131 核的衰变方程：13513I→
(衰变后的元素用 X 表示)．
(2)经过
天有 75%的碘 131 核发生了衰变．
例 2 (1)13514X＋－01e (2)16 【解析】 (1)在衰变的过程中，质量数守恒，核电荷数守恒，即13513 I→13514X＋－01e.(2)经过 8 天后，有一半发生衰变，即 50%发生衰变，再经 过 8 天，剩下一半的一半发生衰变，这时有 75%的碘 131 核发生了衰变， 所以共用时间 16 天．
级越大，电势能越大，原子能量也就越大；根据能量守恒定律有 hν
＋E1＝12mv2，所以电离后电子速度大小为 2hνm＋E1.
► 探究点二 核反应方程(衰变、人工核转变、裂变与聚变方程)
1．核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒 发生一次 α 衰变，原子核的质量数减少 4，原子序数减少 2；发 生一次 β 衰变，原子核的质量数不变，原子序数增加 1.确定衰变次数 时，应先由质量数的变化确定 α 衰变的次数，然后再根据衰变规律确 定 β 衰变的次数． 2．核反应中释放或吸收的能量，可根据 ΔE＝Δmc2 来计算．Δm 是反应物和生成物的质量差，1 u 相当于 931.5 MeV. 注意：重核裂变和轻核聚变(热核反应)均为释放能量的核反应．
原子和原子核
主干知识整合
一、玻尔原子模型——氢原子能级 1．氢原子能级：轨道半径 rn＝n2r1(n＝1,2,3…)，能级公式 En ＝n12E1(E1＝－13.6 eV，n＝1,2,3……)． 2．能级跃迁：原子从一种定态(E 初)跃迁到另一种定态(E 终)时， 它辐射(或吸收)一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差 决定，即 hν＝E 初－E 终(E 终－E 初)．
【点评】 光子的能量由两种定态的能量差决定，通过计 算光子的能量可确定光的频率，从而确定光所属的范围及光 速关系．
已知氢原子的基态能量为 E，激发态能量 En＝En21， 其中 n＝2、3、….用 h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速．能使 氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为多少？
例 1 变式题 1 －4Eh1c 【解析】 氢原子从第一激发态电离，即 为原子从 n＝2 跃迁到＋∞，所以hλc＝E＋∞－E2＝－E41，故：λ＝－4Eh1c.
【点评】 核反应过程中，质量数与电荷数均守恒，这是书 写核反应方程的关键．本题考查了核反应2010·广东卷] (双选)关于核衰变和核反应的类型，下 列表述正确的有( )
A. 29328U→29304Th＋42He 是 α 衰变 B. 147N＋42He→178O＋11H 是 β 衰变 C. 21H＋31H→42He＋10n 是轻核聚变 D. 8324Se→8326Kr＋2－0 1e 是重核裂变
[2011·江苏卷] 按照玻尔原子理论，氢原子中的电子
离原子核越远，氢原子的能量
(选填“越大”或“越
小”)．已知氢原子的基态能量为 E1(E1 ＜0)，电子质量为 m, 基态 氢原子中的电子吸收一频率为 ν 的光子被电离后，电子速度大小为
(普朗克常量为 h)． 例 1 变式题 2
2hν＋E1 m
【解析】 电子离原子核越远，能
(2)β 衰变：MZ X→Z＋M1Y＋－01e，β 衰变不改变质量数； (3)γ 射线总是伴随 α 衰变或 β 衰变放出的． 【特别提醒】 半衰期的大小只由原子核本身的因素所决定，而 与原子所处的物理状态或化学状态无关；半衰期是统计规律，对少 数(几个)粒子不成立． 3．裂变与聚变：重核裂变和轻核聚变过程都伴随着巨大的能量 释放． (1)重核裂变：重核分裂成两个较轻质量核的反应过程．如23952U ＋10n→ 9308Sr＋13564Xe＋1001n.