高考物理教案：第18章-原子物理与核物理

能越大，总能量越大。
① 能级公式： E n
1 2 E1 (E1 n
子核组成的系统的电势能。
13.6eV ) ；该能量包括电子绕核运动的动能和电子与原
② 半径公式： rn n 2 r1 (r1 0.53 A)
（ 2）氢光谱
在氢光谱中， n=2， 3， 4， 5，……向 n=1 跃迁发光形成赖曼线系； n=3， 4， 5， 6 向 n=2 跃
氢原子的能级：原子各个定态的能量值叫做原子的能级。氢原子的能级公式为
En
E1 n2
，
对应的轨道半径关系式为： rn n 2r 1，其中 n 叫量子数，只能取正整数。 n =1 的状态称为基
源自文库
态，氢原子基态的能量值 E1 13.6eV , r1 0.53 10 10 m 。量子数 n 越大，动能越小，势
90 ，
其次，原子中除电子外的带正电的物质不应是均匀分布的（否则对所有的
粒子来说散射
情况应该是一样的） ，而 “绝大多数 ”“少数 ”和 “极少数 ” 粒子的行为的差异，充分地说明这部
分带正电的物质只能高度地集中在在一个很小的区域内；再次，从这三部分行为不同的
粒
子数量的差别的统计，不难理解卢瑟福为什么能估算出这个区域的直径约为
① 由于电子质量远远小于
粒子的质量 （电子质量约为 粒子质量的１／ 7300），即使
粒子碰到电子，其运动方向也不会发生明显偏转，就象一颗飞行的子弹碰到尘埃一样，所以
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电子不可能使 α 粒子发生大角度散射。而只能是因为原子中除电子外的带正电的物质的作用 而引起的；
跃迁假设对发光（吸光）从微观（原子等级）上给出了解释。
（ 3） “轨道量子化假设 ”： 原子的不同能量状态跟电子沿不同半径绕核运动相对应。轨道 半径也是不连续的。
4、氢原子能级及氢光谱 （ 1）氢原子能级
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进迁发光形成马尔末线系； n=4，5，6， 7……向 n=3 跃迁发光形成帕邢线系； n=5，6，7，8……
向 n=4 跃迁发光形成布喇开线系，其中只有马尔末线的前
4 条谱线落在可见光区域内。
5、光子的吸收与发射
原子从一种定态（能量为 E初 ），跃迁到另一种定态（能量为 E终 ），它辐射或吸收一定频
（ 1）“定态假设 ”：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中，电子虽做变 速运动，但并不向外辐射电磁波，这样的相对稳定的状态称为定态。
定态假设实际上只是给经典的电磁理论限制了适用范围：原子中电子绕核转动处于定态时 不受该理论的制约。
（ 2）“跃迁假设 ”：电子绕核转动处于定态时不辐射电磁波， 但电子在两个不同定态间发生 跃迁时，却要辐射（吸收）电磁波（光子） ，其频率由两个定态的能量差值决定 hv=E2-E1。
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第十八章：原子物理与核物理
复习要点 1、了解玻尔原子理论及原子的核式结构。 2、了解氢原子的能级，了解光的发射与吸收机理。 3、了解天然放射现象，熟悉三种天然放射线的特性。 4、了解核的组成，掌握核的衰变规律，理解半衰期概念，掌握核反应过程中的两个守恒 定律。 5、了解同位素及放射性同位素的性质和作用，了解典型的核的人工转变。 6、了解爱因斯坦质能方程，会利用核反应中的质量亏损计算核能。 7、了解核裂变与核聚变。
10-14m 。
2、原子的核式结构 （ 1）核式结构的具体内容：
在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎所有的质量都集中
在原子核上，带负电的电子在核外空间绕核旋转。原子直径的数量级为
10 10 m ，而原子核直
径的数量级约为 10 15 m 。
① 在原子的中心有一个很小的原子核，
② 使 粒子发生大角度散射的只能是原子中带正电的部分，
按照汤姆生的原子模型，
荷在原子内是均均分布的，
粒子穿过原子时，它受到两侧正电荷的斥力有相当大一部分互
相抵消，因而也不可能使
粒子发生大角度偏转，更不可能把
粒子反向弹回，这与
散射实验的结果相矛盾，从而否定了汤姆生的原子模型。
正电 粒子
③ 实验现象中， 粒子绝大多数不发生偏转，少数发生较大偏转，极少数偏转超过 个别甚至被弹回，都说明了原子中绝大部分是空的，带正电的物质只能集中在一个很少的体 积内（原子核） 。
② 原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在原子核里，
③ 带负电的电子在核外空间里旋转。 （ 2）核式结构的实验基础
核式结构的提出，是建立在 a 粒子散射实验的基础之上的。或者说：卢瑟福为了解释
a粒
子散射实验的现象，不得不对原子的结构问题得出核式结构的理论。
3、玻尔原子模型 原子核式结构与经典电磁理论的矛盾：原子结构是否稳定和原子光谱是否为包含一切频率 的连续光谱。玻尔的原子理论 ——三条假设
第一模块：原子的核式结构、波尔的原子模型 『夯实基础知识』
1、关于 粒子散射实验（英国物理学家卢瑟福完成，称做十大美丽实验之一） （ 1） 粒子散射实验的目的、设计及设计思想。
① 目的：通过 粒子散射的情况获取关于原子结构方面的信息。
② 设计： 在真空的环境中， 使放射性元素钋放射出的
粒子轰击金箔， 然后透过显微镜观
粒子在穿过金箔过程中尽可能只与某一个金原子发生作用）和为
什么实验要在真空环境中进行（避免气体分子对
粒子的运动产生影响） 。
（ 2） 粒子散射现象
① 绝大多数 粒子几乎不发生偏转； ② 少数 粒子则发生了较大的偏转； ③ 极少数 粒子发生了大角度偏转（偏转角度超过 （ 3） a 粒子散射的简单解释。
90°有的甚至几乎达到 180 °）。
察用荧光屏接收到的 粒子，通过轰击前后 粒子运动情况的对比，来了解金原子的结构情
况。
放射源
金箔
荧光屏 显微镜 A
D
B
C
③ 设计思想： 与某一个金原子发生作用前后的 a 粒子运动情况的差异， 必然带有该金原子
结构特征的烙印。搞清这一设计思想，就不难理解卢瑟福为什么选择了金箔做靶子（利用金
的良好的延展性，使每个