高中物理原子与原子核知识点总结
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高中物理原子与原子核知识点总结(必修三)载自:搜高考网.soogk.
原子、原子核这一章虽然不是重点,但是高考选择题也会涉及到,其实只要记住模型和方程式,就不会在做题上出错,下面的一些总结希望对大家有所帮助.
卢瑟福根据a粒子散射实验提出了原子的核式结构学说,玻尔把量子说引入到核式结构模型之中,建立了以下三个假说为主要内容的玻尔理论.认识原子核的结构是从发现天然放射现象开始的,发现质子的核反应是认识原子核结构的突破点.裂变和聚变是获取核能的两个重要途径.裂变和聚变过程中释放的能量符合爱因斯坦质能方程。
整个知识体系,可归结为:两模型(原子的核式结构模型、波尔原子模型);六子(电子、质子、中子、正电子、粒子、光子);四变(衰变、人工转变、裂变、聚变);两方程(核反应方程、质能方程)。
4条守恒定律(电荷数守恒、质量数守恒、能量守恒、动量守恒)贯串全章。
1.汤姆生模型(枣糕模型)汤姆生发现电子,使人们认识到原子有复杂结构。从而打开原子的大门.
2.卢瑟福的核式结构模型(行星式模型)卢瑟福a粒子散射实验装置,现象,从而总结出核式结构学说
a粒子散射实验是用a粒子轰击金箔,实验现象:结果是绝大多数a 粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,但是有少数a粒子发生了较大的偏转.这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。卢瑟福由a粒子散射实验提出:在原子的中心有一个很小的核,叫原子核,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里,带负电的电子在核外空间运动。
由a粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10T5m。
而核式结构又与经典的电磁理论发生矛盾:①原子是否稳定,②其发出的光谱是否连续
3.玻尔模型(引入量子理论,量子化就是不连续性,整数n叫量子数)玻尔补充三条假设
⑴定态一原子只能处于一系列不连续的能量状态(称为定态),电子虽然绕核运转,但不会向外辐射能量。
(木假设是针对原子稳定性提出的)
⑵跃迁一原子从一种定态跃迁到另一种定态,要辐射(或吸收)一定频率的光子(其能量由两定态的能量差决定)(本假设针对线状谱提出)()辐射(吸收)光子的能量为hf=E初-E末
氢原子跃迁的光谱线问题[一群氢原子可能辐射的光谱线条数为]o
(即:光子和原于作用而使原子电离)
2光子能量小于电子跃迁到无穷远处(电离)需要的能量时,则只有能量等于两个能级差的光子才能被吸收。
(受跃迁条件限:只适用于光于和原于作用使原于在各定态之间跃迁的情况)。
⑤氢原子吸收外来电子能量时一一可以部分吸收外来碰撞电子的能量(实物粒子作用而使原子激发)。
因此,能量大于某两个能级差的电子均可被氢原子吸收,从而使氢原子跃迁。
E51=13. 06 E41=12. 75 E31=12. 09 E21=10. 2;(有规律可
E52=2.86 E42=2. 55 E32=l. 89;E53=0.97 E43=0.66:E54=
0. 31
⑶玻尔理论的局限性。由于引进了量子理论(轨道量子化和能量量子化),玻尔理论成功地解释了氢光谱的规律。但由于它保留了过多的经典物理理论(牛顿第二定律、向心力、库仑力等),所以在解释其他原子的光谱上都遇到很大的困难。氢原子在n能级的动能、势能,总能量的关系是:EP=—2EK, E=EK+EP= -EKo (类似于卫星模型)
由高能级到低能级时,动能增加,势能降低,且势能的降低量是动能增加量的2倍,故总能量(负值)降低。
量子数
1.天然放射现象的发现,使人们认识到原子核也有复杂结构。
核变化从贝克勒耳发现天然放射现象开始衰变(用电磁场研究):
2.各种放射线的性质比较
三种射线在匀强磁场、匀强电场、正交电场和磁场中的偏转情况比
四种核反应类型(衰变,人工核转变,重核裂变,轻核骤变)
⑴衰变:a衰变:(实质:核内)a衰变形成外切(同方向旋),
P衰变:(实质:核内的中子转变成了质子和中了衰变形成内切(相反方向旋),且大圆为a、0粒子径迹。
+ 8衰变:(核内)
Y衰变:原子核处于较高能级,辐射光子后跃迁到低能级。
⑵人工转变:
(发现质子的核反应)(卢瑟福)用a粒子轰击氮核,并预言中子的存在(发现中子的核反应)(查德威克)针产生的a射线轰击被
(人工制造放射性同位素)
正电子的发现(约里奥居里和伊丽芙居里夫妇)a粒子轰击铝箔
⑶重核的裂变:
在一定条件下(超过临界体积),裂变反应会连续不断地进行下去,这就是链式反应。
⑷轻核的聚变:(需要几百万度高温,所以又叫热核反应)
所有核反应的反应前后都遵守:质量数守恒、电荷数守恒。(注意: 质量并不守恒。)
核能计算方法有三:①由(△!!)单位为“kg”)计算;
②由△ E=931. 5 Am (Am单位为“u” )计算;③借助动量守恒和能量守恒计算。
2.半衰期
放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫半衰期。(对大量原子核的统计规律)
计算式为:N表示核的个数,此式也可以演变成或,式中m表示放射性物质的质量,n表示单位时间内放出的射线粒子数。以上各式左边的量都表示时间t后的剩余量。
半衰期(由核内部本身的因素决定,与物理和化学状态无关)、
同位素等重要概念放射性标志
3.放射性同位素的应用
⑴利用其射线:a射线电离性强,用于使空气电离,将静电泄出,从而消除有害静电。Y射线贯穿性强,可用于金属探伤,也可用于治疗恶性肿瘤。各种射线均可使DNA发生突变,可用于生物工程,基因工程。
⑵作为示踪原子。用于研究农作物化肥需求情况,诊断甲状腺疾病的类型,研究生物大分子结构及其功能。
⑶进行考古研究。利用放射性同位素碳14,判定出土木质文物的产生年代。
一般都使用人工制造的放射性同位素(种类齐全,各种元素都有人工制造的放射性同位。半衰期短,废料容易处理。可制成各种形状,强度容易控制)。
高考对本章的考查:以a粒子散射实验、原子光谱为实验基础的卢瑟福原子核式结构学说和玻尔原子理论,各种核变化和与之相关的核反应方程、核能计算等。