高中物理原子与原子核知识点总结选修3-5

高中物理原子与原子核知识点总结(选修3－5)

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同学们有所帮助.

一波粒二象性

1光电效应的研究思路

(1)两条线索：

10 J·S

h为普朗克常数 h=6.63×34

ν为光子频率

2．三个关系

(1)爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0。

(2)光电子的最大初动能E k可以利用光电管实验的方法测得，即E k＝eU c，其中U c是遏止电压。

(3)光电效应方程中的W0为逸出功，它与极限频率νc的关系是W0＝hνc。

3波粒二象性

波动性和粒子性的对立与统一

(1)大量光子易显示出波动性，而少量光子易显示出粒子性。

(2)波长长(频率低)的光波动性强，而波长短(频率高)的光粒子性强。

(3)光子说并未否定波动说，E ＝h ν＝hc

λ

中，ν（频率）和λ就是波的概念。 光速C=λν

(4)波和粒子在宏观世界是不能统一的，而在微观世界却是统一的。 3．物质波

(1)定义：任何运动着的物体都有一种波与之对应，这种波叫做物质波，也叫德布罗意波。

(2)物质波的波长：λ＝h p ＝h

mv ，h 是普朗克常量。

二 原子结构与原子核 （1）卢瑟福的核式结构模型

卢瑟福根据α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.(1)电子的发现：1897年，英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子。电子的发现证明了原子是可再分的。

(2)汤姆孙原子模型：原子里面带正电荷的物质均匀分布在整个原

子球体中，而带负电的电子镶嵌在球内。

2.卢瑟福的核式结构模型(行星式模型)卢瑟福α粒子散射实验装置,现象,从而总结出核式结构学说

α粒子散射实验是用α粒子轰击金箔，实验现象：结果是绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,但是有少数α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α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α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10-15m。

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--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。

(本假设是针对原子稳定性提出的)

⑵跃迁--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末或（hν＝E m－E n）

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 ]。

[ (大量)处于n激发态原子跃迁到基态时的所有辐射方式]能级图中相关量意义的说明：

(1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发出光子。

光子的频率ν＝ΔE

h＝

E高－E低

h。

(2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量。

①光照(吸收光子)：光子的能量必须恰等于能级差hν＝ΔE。

②碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E

外

≥ΔE。

③大于电离能的光子被吸收，将原子电离。

3．谱线条数的确定方法

(1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n－1)。

(2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法。

①用数学中的组合知识求解：N＝C2n＝n(n－1)

2。

②利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加。

1，2，3，…n为量子数1处能量最低，能量最低的状态叫做基态，其他处（如2，3，…n）状态叫做激发态。

量子数：原子处在定态的能量用E n表示，此时电子以

n

r的轨道半径绕核运动，n称为量子数。

（注）E1=－13.6eV这个负号是我们人为规定的.设无限远处电子的电势能为零,在有限远的位置电子的电势能都是负值.在最近轨道运转的电子的势能就是负13.6eV

⑶能量和轨道量子化----定态不连续,能量和轨道也不连续;(即原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应,原子的定态是不连续的,因此电子的可能轨道分布也是不连续的)(针对原子核式模型提出，是能级假设的补充)

（4）跃迁要求从一个电子能级到另一个能级,电子仍然可以受原子核束缚.

电离指电子从某一能级到第无穷个能级（该能级能量为0）（虽然能级数是无穷大,但是所需要能量是有限的）,这时电子可以认为不受原子核

束缚,完全脱离原子.

电离可以看做是特殊的跃迁

电离是电子完全脱离了原子核束缚，跃迁是电子从低能级迁移到高能级例：1995年科学家“制成”了反氢原子，它是由一个反质子和一个

围绕它运动的正电子组成，反质子和质子有相同的质量，带有等量异种

电荷。反氢原子和氢原子有相同的能级分布，氢原子能级如图所示，则

下列说法中正确的是()

A．反氢原子光谱与氢原子光谱不相同

B．基态反氢原子的电离能为13.6 eV

C．基态反氢原子能吸收11 eV的光子而发生跃迁

D．大量处于n＝4能级的反氢原子向低能级跃迁时，从n＝2能级跃迁到基态辐射的光子的波长最短

解析：选B反氢原子和氢原子有相同的能级分布，故反氢原子光谱与氢原子光谱相同，A错；基态反氢原子的电离能为13.6 eV，只有大于等于13.6 eV的能量的光子才可以使反氢原子电离，B对；基态反氢原子发生跃迁时，只能吸收能量等于两个能级的能量差的光子，C错；在反氢原子谱线中，

从n＝4能级跃迁到基态辐射的光子的能量最大，频率最大，波长最短，D错。

氢原子的激发态和基态的能量(最小)与核外电子轨道半径间的关系是:【说明】氢原子跃迁

① 轨道量子化r n=n2r1(n＝1,2.3…)r1=0.53×10-10m

能量量子化：E1=－13.6eV

②

E n ，E p，r，n E k，v

吸收光子时增大减小

放出光子时减小增大

③氢原子跃迁时应明确：