2022年高中物理原子与原子核知识点总结 .pdf
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 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 粒子散射实验装置 , 现象, 从而总结出核式结构学说 粒子散射实验是用 粒子轰击金箔，实验现象：结果是绝大多数粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进, 但是有少数 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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页卢瑟福由 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 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：原子是否稳定, 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)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 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 7 页 ( 大量) 处于 n 激发态原子跃迁到基态时的所有辐射方式能量和轨道量子化-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 轨道量子化rn=n2r1(n 1,2.3 )r1=0.53 10-10m 能量量子化：E1=13.6eVEn ，Ep，r ，nEk，v吸收光子时增大减小放出光子时减小增大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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 7 页( 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) 。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。量子数精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 7 页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种类本质质量（u） 电荷 （e） 速度 （c） 电离性贯穿性 射线氦核4+20.1最强最弱，纸能挡住 射线电子1/1840-10.99较强较强，穿几 mm铝板 射线光子001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 )衰变： 衰变： ( 实质：核内 ) 衰变形成外切 (同方向旋 ) ， 衰变： ( 实质：核内的中子转变成了质子和中子) 衰变形成内切( 相反方向旋 ) ，且大圆为 、 粒子径迹。+ 衰变：（核内） 衰变：原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页人工转变：( 发现质子的核反应 ) ( 卢瑟福 ) 用 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 ) 钋产生的 射线轰击铍(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) 粒子轰击铝箔重核的裂变：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。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：由(m单位为“ kg”)计算；由 E=931.5m(m 单位为“ u”)计算；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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页半衰期 (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利用其射线： 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。 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。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。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 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。在核反应中遵循电荷数守恒和质量数守恒，在微观世界中动量守恒定律同样适用。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页
