单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,原子和原子核复习,原子和原子核复习,1,一、认识原子结构,汤姆生,-对阴极射线进行实验研究,-阴极射线是带负电的粒子-电子,（一）、电子的发现,（二）、电子发现的意义,电子的发现，是物理学史上重要事件，人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子也有结构-,原子具有复杂结构,原子具有复杂结构,（三）、原子的结构模型,枣糕模型,核式结构模型,玻尔模型,发展过程,提出,汤,姆生,卢瑟福,师生,玻尔,师生,解释现象,得到电子,散射实验,氢光谱及氢发光,一、认识原子结构汤姆生-对阴极射线进行实验研究（一）、,2,1、枣糕模型,正电荷,电子,2、,原子的核式结构,-,粒子散射实验,实验现象,A、绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进。,B、少数粒子发生了较大的偏转。,C、极少数的粒子偏转角超过了90，甚至达到180。,1、枣糕模型正电荷电子2、原子的核式结构-粒子散射实,3,对粒子散射实验进行分析，卢瑟福提出了原子核式结构模型：,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全部质量都集中在原子核里，带负电的,电子,在核外空间里绕着核旋转。,原子、原子核直径：,原子直径：10,10,m,原子核直径：10,15,对粒子散射实验进行分析，卢瑟福提出了原子核式结构模型：,4,例、,在粒子散射实验中,当粒子被重核散射时，如图所示的运动轨迹哪些是,不可能存在的,例、在粒子散射实验中,当粒子被重核散射时，如图所示的运动,5,卢瑟福学生，丹麦物理学家，1922年获诺贝尔物理学奖,定态：,原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不辐射能量。,跃迁：,原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它,吸收或放出一定频率,的光子，光子的能量由这两种定态的能级差决定,h=,E,m,E,n,3、玻尔原子理论,轨道：,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也是不连续的。,氢原子的对应关系：,r,n,=n,2,r,1,，En=E,1,/n,2,卢瑟福学生，丹麦物理学家，1922年获诺贝尔物理学奖 定态,6,能级：,原子核外电子轨道的不连续对应原子的能量也不连续，这些能量值叫做能级。,基态：能量的最低值,激发态：除基态以外的其它状态,氢原子能级图和轨道半径,E,1,=13.6ev,能级：,E,n,=E,1,/n,2,轨道半径：,r,1,=0.5310,10,m,r,n,=n,2,r,1,n=1、2、3称为量子数,原子的能量是指电子在定态（轨道）上运动的动能和系统的电势能。,规律,半径越大，动能越,少，电势能越大，,总能量越大,能级：原子核外电子轨道的不连续对应原子的能量也不连续，这些,7,氢原子的,能级图,-0.85,1,2,3,4,n,5,-3.40,-1.51,-0.54,0,E,n,/eV,-13.6,氢原子的能级,氢原子的能级图-0.851234n5-3.40-1.51-,8,跃迁的条件,原子从低能级向高能级跃迁所吸收的光子能量必为：,h=,E,m,E,n,-,-不能满足此式就不跃迁,注意：,电离不受上述条件限制，只要光子能量大于等于原子的初始能级值就会发生电离。,电离后的电子动能：E,K,=hE,n,当实物粒子与原子作用使原子激发或电离时，原子所吸收的能量为实物粒子的全部或部分动能。当,实物粒子的动能大于或等于两能级差就可能使原子受激发跃迁；大于或等于某能级值就可能使原子电离。,重点注意,跃迁的条件原子从低能级向高能级跃迁所吸收的光子能量必为：,9,原子光谱,原子跃迁要放出光子，光子能量h=E,m,E,n,原子能级的不连续可得原子光谱不连续,原子从高能级向低能级跃迁可产生的光子数为：,一群原子,（6）玻尔理论的成功与局限性,由于引进量子理论（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。,原子光谱原子跃迁要放出光子，光子能量h=EmEn原,10,思考：,氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中 (),A原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量增大,B原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也减小,C原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小，原子的能量增大,D原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大，原子的能量增加,D,思考：氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过,11,二、认识原子核的复杂结构,1、天然放射现象,发现-,贝克勒尔,意义：天然放射现象使人们认识到,原子核具有复杂结构-,原子核可以再分,天然放射现象：,元素自发地放出射线的现象,放射性：,物质发射射线的性质,放射性元素：,有放射性的元素。原子序数83的所有元素均具放射性，83的有的元素也具放射性。,二、认识原子核的复杂结构1、天然放射现象 发现-贝,12,各种放射线的性质比较,思考:,请分析,为什么,射线的偏转总是最大?,三种射线在匀强磁场、匀强电场的偏转情况比较：,各种放射线的性质比较 思考:请分析为什么射线的偏转总是最,13,2、衰变,原子核,自发,放出,粒子或粒子,变成,新的原子核,的变化过程,注意：,在、衰变过程中，多余的能量均以射线的形式释放能量,如：,概念：,、衰变的分类和规律,放出粒子的衰变,放出粒子的衰变,衰变,衰变,类别,特征,规律,2、衰变原子核自发放出粒子或粒子变成新的原子核的变化过程,14,写衰变方程满足的规律：,质量数守恒,和,核电荷数守恒,核反应不可逆，用,（4）衰变的实质,衰变：,是某元素的原子核同时放出两个质子和两 个中子组成的粒子。,衰变：,元素的原子核的一个中子变成质子时同时放出一电子,思考：,放射性元素衰变时所放出的粒子是(),A.原子的外层电子 B.原子核内的电子,C.原子核内中子衰变成质子时产生的,D.原子核外电子跃迁时放出的光子,C,写衰变方程满足的规律：质量数守恒和核电荷数守恒核反应不可逆,15,衰变时遵守,质量数守恒,和,核电荷数守恒,，及,动量守恒,。,（5）计算衰变次数的方法,半衰期：,放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间,注：半衰期由,原子核内部本身,的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关。,规律：,外切 大圆,内切 大圆,衰变,粒子,衰变,离子,半径R与粒子的电量成反比！,衰变时遵守质量数守恒和核电荷数守恒，及动量守恒。（5）计算衰,16,放射性的防护与应用,例2、,某两个重离子结合成超重元素的反应时，发现所生成的超重元素的核X经过6次衰变后成为 ，由此可以判定该超重元素的原子序数和质量数依次是,A124，259 B124，265,C112，265 D112，281,放射性同位素的发现：约里奥居里,应用：利用射线,作为示踪原子,考古研究,正电子,D,放射性的防护与应用例2、某两个重离子结合成超重元素的反应时,17,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。）,1.核反应类型,衰变：,衰变：,（核内）,衰变：,（核内）,+,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.,核反应 ,18,人工转变：,（发现质子的核反应）,（发现中子的核反应）,（人工制造放射性同位素）,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）,人工转变：（发现质子的核反应）（发现中子的核反应）（人工制,19,三、核反应、核能,1、核反应：,原子核发生变化变成,新原子核,的过程,人工转变：用人工的方法使原子核发生变化,发现质子,发现中子,衰变,裂变,聚变,衰变,裂变,聚变,人工转变,卢瑟福,查德威克,2、原子核的组成和核力,原子核由质子和中子组成，质子和中子统称核子，核力是短程力，只有相临的核子之间才存在核力。,三、核反应、核能1、核反应：原子核发生变化变成新原子核的过程,20,二、核能,1.核能:核反应中放出的能叫核能。,2.质量亏损,核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫做质量亏损。,3.质能方程,（1）爱因斯坦的相对论指出：物体的能量和质量之间存在着密切的联系，它们的关系是：,E=mc,2,，这就是爱因斯坦的质能方程。,（2）质能方程的另一个表达形式是：,E=mc,2,。,以上两式中的各个物理量都必须采用国际单位。,在非国际单位里，可以用1u=931.5MeV。它表示1原子质量单位的质量跟931.5MeV的能量相对应。,二、核能1.核能:核反应中放出的能叫核能。2.质量亏损核,21,3、核能：,核反应中释放的能量,质量亏损：,核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些,E=mc,2,或,E=,mc,2,释放核能的途径,裂变：,质能方程：,爱因斯坦的相对论指出：物体的能量和质量之间存在着密切的联系。,链式反应,结合能：,比（平均）结合能：,核子合成原子核释放的能量,原子核越大，结合能越大,结合能与核子数之比,强调：,比结合能越大，原子核越牢固，核越稳定。,强调：,中等质量的核比结合能大，核子合成为中等质量的核释放的核能多。,3、核能：核反应中释放的能量质量亏损：核子结合生成原子核，,22,链式反应,条件：,反应堆大于临界体积,中子的再生率大于一。,链式反应条件：反应堆大于临界体积中子的再生率大于一。,23,