高二物理3-5知識(shí)點(diǎn)總結(jié)(3)
高二物理3-5知識(shí)點(diǎn)總結(jié)
高二物理3-5知識(shí)點(diǎn)3：原子結(jié)構(gòu)
一、原子核式結(jié)構(gòu)模型
1、電子的發(fā)現(xiàn)和湯姆生的原子模型：
⑴電子的發(fā)現(xiàn)：
1897年英國(guó)物理學(xué)家湯姆生，對(duì)陰極射線(xiàn)進(jìn)行了一系列研究，從而發(fā)現(xiàn)了電子。
電子的發(fā)現(xiàn)表明：原子存在精細(xì)結(jié)構(gòu)，從而打破了原子不可再分的觀(guān)念。
?、茰飞脑幽Ｐ停?/p>
1903年湯姆生設(shè)想原子是一個(gè)帶電小球，它的正電荷均勻分布在整個(gè)球體內(nèi)，而帶負(fù)電的電子鑲嵌在正電荷中。
2、粒子散射實(shí)驗(yàn)和原子核結(jié)構(gòu)模型
?、帕Ｗ由⑸鋵?shí)驗(yàn)：1909年，盧瑟福及助手蓋革和馬斯頓完成的。
?、傺b置：如下圖
?、诂F(xiàn)象：
a.絕大多數(shù)粒子穿過(guò)金箔后，仍沿原來(lái)方向運(yùn)動(dòng)，不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。
b.有少數(shù)粒子發(fā)生較大角度的偏轉(zhuǎn)。
c.有極少數(shù)粒子的偏轉(zhuǎn)角超過(guò)了90°，有的幾乎達(dá)到180°，即被反向彈回。
?、圃拥暮耸浇Y(jié)構(gòu)模型：
由于粒子的質(zhì)量是電子質(zhì)量的七千多倍，所以電子不會(huì)使粒子運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生明顯的改變，只有原子中的正電荷才有可能對(duì)粒子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生明顯的影響。
如果正電荷在原子中的分布，像湯姆生模型那模均勻分布，穿過(guò)金箔的粒了所受正電荷的作用力在各方向平衡，粒了運(yùn)動(dòng)將不發(fā)生明顯改變。散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象證明，原子中正電荷不是均勻分布在原子中的。
1911年，盧瑟福通過(guò)對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)的分析計(jì)算提出原子核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心存在一個(gè)很小的核，稱(chēng)為原子核，原子核集中了原子所有正電荷和幾乎全部的質(zhì)量，帶負(fù)電荷的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。
原子核半徑約為10-15m，原子軌道半徑約為10-10m。
⑶光譜
?、儆^(guān)察光譜的儀器，分光鏡
②光譜的分類(lèi)，產(chǎn)生和特征
發(fā)射光譜連續(xù)光譜產(chǎn) 生特 征
由熾熱的固體、液體和高壓氣體發(fā)光產(chǎn)生的由連續(xù)分布的，一切波長(zhǎng)的光組成
明線(xiàn)光譜由稀薄氣體發(fā)光產(chǎn)生的由不連續(xù)的一些亮線(xiàn)組成
吸收光譜高溫物體發(fā)出的白光，通過(guò)物質(zhì)后某些波長(zhǎng)的光被吸收而產(chǎn)生的在連續(xù)光譜的背景上，由一些不連續(xù)的暗線(xiàn)組成的光譜
?、?光譜分析：
一種元素，在高溫下發(fā)出一些特點(diǎn)波長(zhǎng)的光，在低溫下，也吸收這些波長(zhǎng)的光，所以把明線(xiàn)光波中的亮線(xiàn)和吸收光譜中的暗線(xiàn)都稱(chēng)為該種元素的特征譜線(xiàn)，用來(lái)進(jìn)行光譜分析。
二、氫原子光譜
氫原子是最簡(jiǎn)單的原子，其光譜也最簡(jiǎn)單。
1885年，巴耳末對(duì)當(dāng)時(shí)已知的，在可見(jiàn)光區(qū)的14條譜線(xiàn)作了分析，發(fā)現(xiàn)這些譜線(xiàn)的波長(zhǎng)可以用一個(gè)公式表示：
式中R叫做里德伯常量，這個(gè)公式成為巴爾末公式。
除了巴耳末系，后來(lái)發(fā)現(xiàn)的氫光譜在紅外和紫個(gè)光區(qū)的其它譜線(xiàn)也都滿(mǎn)足與巴耳末公式類(lèi)似的關(guān)系式。
氫原子光譜是線(xiàn)狀譜，具有分立特征，用經(jīng)典的電磁理論無(wú)法解釋。
三、原子的能級(jí)
玻爾的原子模型：
1.原子核式結(jié)構(gòu)模型與經(jīng)典電磁理論的矛盾(兩方面)
a.電子繞核作圓周運(yùn)動(dòng)是加速運(yùn)動(dòng)，按照經(jīng)典理論，加速運(yùn)動(dòng)的電荷，要不斷地向周?chē)l(fā)射電磁波，電子的能量就要不斷減少，最后電子要落到原子核上，這與原子通常是穩(wěn)定的事實(shí)相矛盾。
b.電子繞核旋轉(zhuǎn)時(shí)輻射電磁波的頻率應(yīng)等于電子繞核旋轉(zhuǎn)的頻率，隨著旋轉(zhuǎn)軌道的連續(xù)變小，電子輻射的電磁波的頻率也應(yīng)是連續(xù)變化，因此按照這種推理原子光譜應(yīng)是連續(xù)光譜，這種原子光譜是線(xiàn)狀光譜事實(shí)相矛盾。
2.玻爾理論
上述兩個(gè)矛盾說(shuō)明，經(jīng)典電磁理論已不適用原子系統(tǒng)，玻爾從光譜學(xué)成就得到啟發(fā)，利用普朗克的能量量了化的概念，提了三個(gè)假設(shè)：
?、俣☉B(tài)假設(shè)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然做加速運(yùn)動(dòng)，但并不向外在輻射能量，這些狀態(tài)叫定態(tài)。
?、谲S遷假設(shè)：原子從一個(gè)定態(tài)(設(shè)能量為Em)躍遷到另一定態(tài)(設(shè)能量為En)時(shí)，它輻射成吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個(gè)定態(tài)的能量差決定，即hv=Em-En
?、圮壍懒孔踊僭O(shè)，原子的不同能量狀態(tài)，跟電子不同的運(yùn)行軌道相對(duì)應(yīng)。原子的能量不連續(xù)因而電子可能軌道的分布也是不連續(xù)的。
⑶玻爾的氫子模型：
?、贇湓拥哪芗?jí)公式和軌道半徑公式：玻爾在三條假設(shè)基礎(chǔ)上，利用經(jīng)典電磁理論和牛頓力學(xué)，計(jì)算出氫原子核外電子的各條可能軌道的半徑，以及電子在各條軌道上運(yùn)行時(shí)原子的能量，(包括電子的動(dòng)能和原子的熱能。)
②氫原子的能級(jí)圖：氫原子的各個(gè)定態(tài)的能量值，叫氫原子的能級(jí)。按能量的大小用圖開(kāi)像的表示出來(lái)即能級(jí)圖。
其中n=1的定態(tài)稱(chēng)為基態(tài)。n=2以上的定態(tài)，稱(chēng)為激發(fā)態(tài)。
高二物理3-5知識(shí)點(diǎn)4：原子核
一、原子核的組成
1、天然放射現(xiàn)象
⑴天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)：1896年法國(guó)物理學(xué)，貝克勒耳發(fā)現(xiàn)鈾或鈾礦石能放射出某種人眼看不見(jiàn)的射線(xiàn)。這種射線(xiàn)可穿透黑紙而使照相底片感光。
放射性：物質(zhì)能發(fā)射出上述射線(xiàn)的性質(zhì)稱(chēng)放射性。
放射性元素：具有放射性的元素稱(chēng)放射性元素。
天然放射現(xiàn)象：某種元素自發(fā)地放射射線(xiàn)的現(xiàn)象，叫天然放射現(xiàn)象。這表明原子核存在精細(xì)結(jié)構(gòu)，是可以再分的。
?、品派渚€(xiàn)的成份和性質(zhì)：用電場(chǎng)和磁場(chǎng)來(lái)研究放射性元素射出的射線(xiàn)，在電場(chǎng)中軌跡，如下圖
射線(xiàn)種類(lèi)射線(xiàn)組成性 質(zhì)
電離作用貫穿能力
射線(xiàn)氦核組成的粒子流很強(qiáng)很弱
射線(xiàn)高速電子流較強(qiáng)較強(qiáng)
射線(xiàn)高頻光子很弱很強(qiáng)
2、原子核的組成
原子核的組成：原子核是由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱(chēng)為核子。
在原子核中有：質(zhì)子數(shù)等于電荷數(shù)、核子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)、中子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)減電荷數(shù)。
二、原子核的衰變;半衰期
?、潘プ儯涸雍擞捎诜懦瞿撤N粒子而轉(zhuǎn)變成新核的變化稱(chēng)為衰變?cè)谠雍说乃プ冞^(guò)程中，電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒
?、瓢胨テ冢悍派湫栽氐脑雍说陌霐?shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間，稱(chēng)該元素的半衰期。
放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身因素決定的，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒(méi)有關(guān)系。
三、放射性的應(yīng)用與防護(hù);放射性同位素
放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素。
同位素：具有相同的質(zhì)子和不同中子數(shù)的原子互稱(chēng)同位素，放射性同位素：具有放射性的同位素叫放射性同位素。
正電子的發(fā)現(xiàn)：用粒子轟擊鋁時(shí)，發(fā)生核反應(yīng)。
1934年，約里奧—居里夫婦發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)α粒子轟擊的鋁片中含有放射性磷，
即：。
反應(yīng)生成物P是磷的一種同位素，自然界沒(méi)有天然的，它是通過(guò)核反應(yīng)生成的人工放射性同位素。
與天然的放射性物質(zhì)相比，人造放射性同位素：
①放射強(qiáng)度容易控制
?、诳梢灾瞥筛鞣N需要的形狀
③半衰期更短
?、芊派湫詮U料容易處理
放射性同位素的應(yīng)用：
①利用它的射線(xiàn)
A.由于γ射線(xiàn)貫穿本領(lǐng)強(qiáng)，可以用來(lái)γ射線(xiàn)檢查金屬內(nèi)部有沒(méi)有砂眼或裂紋，所用的設(shè)備叫γ射線(xiàn)探傷儀。
B.利用射線(xiàn)的穿透本領(lǐng)與物質(zhì)厚度密度的關(guān)系，來(lái)檢查各種產(chǎn)品的厚度和密封容器中液體的高度等，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。
C.利用射線(xiàn)使空氣電離而把空氣變成導(dǎo)電氣體，以消除化纖、紡織品上的靜電。
D.利用射線(xiàn)照射植物，引起植物變異而培育良種，也可以利用它殺菌、治病等
?、谧鳛槭聚櫾樱河糜诠I(yè)、農(nóng)業(yè)及生物研究等。
棉花在結(jié)桃、開(kāi)花的時(shí)候需要較多的磷肥，把磷肥噴在棉花葉子上，磷肥也能被吸收。但是，什么時(shí)候的吸收率最高、磷在作物體內(nèi)能存留多長(zhǎng)時(shí)間、磷在作物體內(nèi)的分布情況等，用通常的方法很難研究。
如果用磷的放射性同位素制成肥料噴在棉花葉面上，然后每隔一定時(shí)間用探測(cè)器測(cè)量棉株各部位的放射性強(qiáng)度，上面的問(wèn)題就很容易解決。
放射性的防護(hù)：
?、僭诤穗娬镜暮朔磻?yīng)堆外層用厚厚的水泥來(lái)防止放射線(xiàn)的外泄
?、谟眠^(guò)的核廢料要放在很厚很厚的重金屬箱內(nèi)，并埋在深海里
?、墼谏钪幸蟹婪兑庾R(shí)，盡可能遠(yuǎn)離放射源
四、核反應(yīng)方程
1.熟記一些實(shí)驗(yàn)事實(shí)的核反應(yīng)方程式。
?、疟R瑟福用α粒子轟擊氦核打出質(zhì)子：
?、曝惪死斩途永锓蛉税l(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象：
?、遣榈峦擞?alpha;粒子轟擊鈹核打出中子：
?、染永锓蛉税l(fā)現(xiàn)正電子：
?、奢p核聚變：
⑹重核裂變：
2.熟記一些粒子的符號(hào)
3.注意在核反應(yīng)方程式中，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)是守恒的。
處理有關(guān)核反應(yīng)方程式的相關(guān)題目時(shí)，只要做到了以上幾點(diǎn)，即可順利解決問(wèn)題。
五、重核裂變;核聚變
釋放核能的途徑——裂變和聚變
1.裂變反應(yīng)：
?、倭炎儯褐睾嗽谝欢l件下轉(zhuǎn)變成兩個(gè)中等質(zhì)量的核的反應(yīng)，叫做原子核的裂變反應(yīng)。例如：
?、阪?zhǔn)椒磻?yīng)：在裂變反應(yīng)用產(chǎn)生的中子，再被其他鈾核浮獲使反應(yīng)繼續(xù)下去。
鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件：臨界體積，極高的溫度。
?、?/p>
2.聚變反應(yīng)：
?、倬圩兎磻?yīng)：輕的原子核聚合成較重的原子核的反應(yīng)，稱(chēng)為聚變反應(yīng)。例如：
?、谝粋€(gè)氘核與一個(gè)氚核結(jié)合成一個(gè)氦核時(shí)(同時(shí)放出一個(gè)中子)，釋放出17.6MeV的能量，平均每個(gè)核子放出的能量3MeV以上。比列變反應(yīng)中平均每個(gè)核子放出的能量大3-4倍。
③聚變反應(yīng)的條件;幾百萬(wàn)攝氏度的高溫。
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