高中物理原子与原子核知识点总结(必修三)

高中物理原子与原子核知识点总结(必修三)

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. 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

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 ]

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 ) 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 =n 2 r

2 r 1(n ＝1,2.3,) r 1=0.5

3 × 10 -10m -

10m

能量量子化：

E 1=－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：

一个氢原子

直接跃迁 向高能级跃迁，吸收光子 一般光 子 某一频率光子

一群氢原子

各种可能跃迁 向低能级跃迁 放出光子 可见光 子 一系列频率光子

④氢原子吸收光子时——要么全部吸收光子能量，要么不吸收光子

1 光子能量大于电子跃迁到无穷远处 ( 电离) 需要的能量时，该光子可被 吸收。

( 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——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 ；( 有规律可依)

E52=2.86 E42=2.55 E32=1.89 ；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= －EK。( 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

4. 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) ：

5. 各种放射线的性质比较

种类本质质量（u）电荷（e）速度（c）电离

贯穿性

性

α射线氦核 4 +2 0.1 最强最弱，纸能挡住

β射线电子1/1840 -1 0.99 较强较强，穿几mm

铝板

γ射线光子0 0 1 最弱最强，穿几cm

铅版

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较：

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：α衰变：( 实质：核内) α衰变形成外切( 同方向旋) ，β衰变：( 实质：核内的中子转变成了质子和中子) β衰变形成内切( 相反方向旋) ，且大圆为α、β粒子径迹。

+ β衰变：（核内）

γ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α粒子轰击氮核, 并预言中子的存在