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原子物理
52——53讲原子物理知识点
班别：
_____________姓名：
_______________成绩:
__________________
全部降低为1级要求，
一．复习要点：
1.α粒子散射实验、原子核式结构；
2.氢原子能级结构；
3.光电效应及其规律
4.天然放射现象及半衰期；（注意：
并不是所有的原子核都具有天然放射现象）
5.原子核的人工转变；
6.放射性同位素及应用；
7.爱因斯坦质能方程、核能、核电站；
8.重核裂变、轻核聚变、可控热核反应.
⏹知识点详解
一.光电效应
1.定义：
在光的照射下物体（活泼金属）发射_________的现象.发射出来的电子称为_________.
2规律：
a.每种金属材料，都相应的有一极限频率0,只有入射光的频率_________________ν0时才能发生光电效应.（或者入射光的波长必须__________极限波长）
b.瞬时性：
光照射到金属，光电子的产生是________的,不超过10-9s
c.光电子的最大初动能跟入射光的强度_____关，随着入射光的频率增大而增大
d.当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成_____比.
3.解释依据:
（1）_______________的光子说:
光的传播不是连续的而是一份一份的，每一份叫做一个________,光子的能量E跟光的频率成正比，即__________.（光速C与波长、频率的关系C=_______）
（2）爱因斯坦光电效应方程：
逸出的光子的___________Ek=_____________.
式子中的W0指___________碱金属的__________,W0与极限频率0的关系：
W0=________
金属
钨W
钙Ca
钠Na
钾K
铷Rb
铯Cs
极限频率v/1014Hz
10.95
7.73
5.53
5.44
5.15
4.69
逸出功W0/eV
4.54
3.20
2.29
2.25
2.13
1.94
⏹电磁波谱波长由大到小:
___________________________________________________________
⏹红橙黄绿蓝_____紫七种单色光中，红光的波长最_____,频率最______，光子能量最____
⏹某一金属用黄光照射恰能发生光电效应，则用很强的红光照射能否发生光电效应？
______
【例2】已知铯的极限频率4.545×1014Hz．钠的极限频率为6.000×1014Hz，银的极限频率为1.153×1015Hz，铂的极限频率为1.529×1015Hz．当用波长为0.375μm的光照射它们时，可发生光电效应的物质是__________.（光速C=3X108m/S）
二．原子模型：
（1）汤姆生模型：
_________________
（2）卢瑟福:
___________结构模型：
（3）玻尔模型（4）量子模型：
电子无轨道，提出电子云的概念.
三.卢瑟福根据α粒子散射实验,提出了原子核式结构模型：
（1）用α粒子照射金箔（原子序数大，延展性好），
（2）实验结果是：
绝大多数α粒子_____________,
少数α粒子________________，
极少数α粒子_____________，
四.玻尔理论——氢原子的能级结构
（1）玻尔模型要点：
（三个假设共同的关键词：
一系列不连续的）
A．定态假设：
基态和激发态，基态下的氢原子能量最低，此时电子离核最近.
En=E1/n2，E1=-13.6eV处于激发态的氢原子会自发的向下跃迁并辐射一定频率的光子，
相反向上跃迁必须吸收一定频率的光子能量
B．跃迁假设：
跃迁过程中释放或吸收的
光子能量为hυ=Em—En（m>n）
C．轨道假设：
rn=n2r1，r1=0.53×10-10m
（2）氢原子能级图
（3）．氢原子光谱：
a线状谱b连续谱
线状光谱是一条条分立的谱线.由某些不连续的波长的光组成.由稀薄气体发光形成.可用于光谱分析
连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱叫做连续光谱．炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱．例如电灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光都形成连续光谱
（4）玻尔理论成功之处：
解释了氢原子光谱不连续的特点,解释了当时出现的"紫外灾难
局限性：
这个理论本身仍是以经典理论为基础,且其理论又与经典理论相抵触.它只能解释氢原子的光谱,在解决其他原子的光谱是就遇到了困难,如把理论用于非氢原子时,理论结果与实验不符,且不能求出谱线的强度及相邻谱先之间的宽度.这些缺陷主要是由于把微观粒子（电子,原子等）看作是经典力学中的质点,从而把经典力学规律强加于微观粒子上（如轨道概念）而导致的.
“玻尔理论”的提出，打破了经典物理学一统天下的局面，开创了揭示微观世界基本特征的前景.他首先提出了量子理论，为量子理论体系奠定了基础，这是一种了不起的创举，不愧为爱因斯坦的评价－－玻尔的电子壳层模型是思想领域中最高的音乐神韵.
【例1】（09年广州一模）仔细观察氢原子的光谱，发现它
只有几条分离的不连续的亮线，其原因是（）
A．氢原子只有几个能级
B．氢原子只能发出平行光
C．氢原子有时发光，有时不发光
D．氢原子辐射的光子的能量是不连续的，
所以对应的光的频率也是不连续的
⏹变式：
如图为氢原子能级图，一群处于n＝4的氢原子跃迁后
可能辐射出几种频率的光子？
五.天然放射现象：
由贝克勒尔发现.说明原子核有复杂结构.（衰变人工无法控制）
必须熟悉三种射线符号及特性
射线
本质
符号
射线速度
穿透能力
电离能力
α
_______流
0.1C
在空气中只能前进几厘米，一张纸就能挡住
强
β
_______流
能穿透几毫米的铝板
γ
_______流
能穿透几厘米的铝板
⏹
电离能力看______________
粒子符号：
X——元素符号，Z——电荷数，A——质量数
⏹核电荷数=原子序数=质子数，质量数=中子数+质子数，
⏹质量数质量，电荷数电荷量（例如：
氦核的电荷数是2，但电荷量2e=2X1.6X10-19C）
⏹各种粒子符号：
____________________________________________________________
____________________________________________________________
【例3】如图所示，R为放射源，虚线范围内有垂直于纸面的磁声B，LL’为厚纸板，MN为荧光屏，今在屏上P点处发现亮斑，则到达P点处的放射性物质微粒和虚线范围内B的方向分别为（）
A．a粒子，B垂直于纸面向外
B．a粒子，B垂直于纸面向内
C．粒子，B垂直于纸面向外
D．粒子，B垂直于纸面向内
六．半衰期：
是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间.元素半衰期大小只与元素种类有关，与元素的外部物理条件、化学性质均无关.
1．公式：
m剩=m0或N剩=N0
2．这是一个统计规律，对数量很少的原子而言无意义.（比如100个铀235原子核）
七.核反应：
质量数和电荷数都守恒；不是质量守恒
（1）天然衰变：
（2）人工转变：
（3）铀235裂变方程（4）聚变（通常是氢的原子核发生聚变，氘核和氚核）
八.核力和核能：
（l）核力：
短程力，是强相互作用，
（2）核能：
是指原子核分解为核子时吸收的能量或核子结合成原子核时所释放的能量.
（3）爱因斯坦质能方程：
E=m.c2或△E=△m.c2
⏹现在科学界统一采用的标准是碳的同位素12C的原子质量的1/12，把它做1个原子质量单位,符号是u.1u=1．66×10－27kg;,当然12C的质量是12u.按这个原子质单位计算：
质子的质量是1.00728u,中子的质量是1.00867u,电子的质量是0.000549u
⏹亏损质量为1u时释放的能量为△E=△m.c2=...J=931.MeV（各量取值必须很精确才行）
⏹【说明】△m是原子核质量亏损，不是原子质量亏损；
原子核的质量亏损并不是核子数亏损（核子数守恒）.
⏹比结合能：
原子核的结合能B（Z，A）除以质量数A，称为比结合能（平均每个核子的结合能）
ε=B/A比结合能的大小反映了原子核结合的牢固程度，比结合能越大，原子核核子结合的越紧，比结合能越小，原子核结合得越松.中等质量的原子核比结合能最大，也最牢固最稳定.
九.重核的裂变（较易控制）：
（1）链式反应：
链式反应发生的条件是杂质少，体积大于临界体积.
十.轻核的聚变（无法控制）：
（1）发生聚变的一种方法是把轻核加热到几百万度高温（靠裂变产生如此高温），
所以又叫热核反应该.人工难控制
（2）可控热核反应：
磁约束（环流器），惯性约束
【例4】物理学家们普遍相信太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应.根据这一理论，在太阳内部４个氢核（）转化成一个氦核（）和两个正电子（）并放出能量.已知质子质量mP＝1.0073u，α粒子的质量mα＝4.0015u，电子的质量me＝0.0005u．1u的质量对应931.5MeV的能量.写出该热核反应方程
⏹变式：
（09年北京卷）．下列现象中，与原子核内部变化有关的是
A．粒子散射现象B．天然放射现象
C．光电效应现象D．原子发光现象
【例5】设氢原子的基态能量为E1.某激发态的能量为En，则当氢原子从这一激发态跃迁到基态时，所________________（填“辐射”或“吸收”）的光子在真空中的波长为_______________.
【分析】：
了解玻尔的原子理论，掌握光子能量与光波长间关系，即可解得此例.
光电效应原子的跃迁练习题
班别：
_____________姓名：
_______________成绩:
__________________
1．按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从半径为ra的圆周轨道上自发地直接跃迁到一个半径为rb的圆周轨道上，ra＞rb，在此过程中[ ]
A．原子要发出一系列频率的光子 B．原子要吸收一系列频率的光子
C．原子要发出某一频率的光子 D．原子要吸收某一频率的光子
2．激光器输出功率为P瓦，它每秒发出的光子数为[ ]
A．Ph/λcB．Pλ/hc
C．Pc/hλD．Pλc/h
4．（双选）对光电效应的解释，正确的是[ ]
A．金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属
B．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力逸出时需要做的最小功，
光电效应便不能发生了
C．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大
D．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应的入射光的
最低频率也不相同
5．在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如图15－1－5所示，这时（ ）
A．锌板带正电，指针带负电
B．锌板带正电，指针带正电
C．锌板带负电，指针带正电
D．锌板带负电，指针带负电
6．某单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下述措施中可能使金属产生光电效应的是（ ）
A．延长光照时间 B．增大光的强度
C．换用波长较短的光照射D．换用频率较低的光照射
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