原子核式结构物质波 核的衰变半衰期核的人工转变.docVIP

原子核式结构 物质波 核的衰变 半衰期 核的人工转变 一、本讲要点 一.α粒子散射实验与原子核式结构 1.α粒子散射实验及其意义. 2.卢瑟福的核式结构模型. 二.玻尔的原子模型 能级 1.玻尔理论的要点: ⑴定态理论; ⑵跃迁理论; ⑶轨道量子理论. 2.能级:在玻尔理论中,原子的可能状态是不连续的,因此各状态对应的能量也是不连续的,这些能量值叫做能级. 三.光子的发射和吸收 原子光谱 1.原子在不同能级间跃迁时,会发出或吸收一定频率的光子. hγ=E2-E1 其中h=6.63×10-34Js为普朗克常量 2.原子光谱 每种元素的原子只能发出某些特定的谱线(特征谱线).利用光谱分析物质的成份叫做光谱分析. 四．核的衰变 1.天然放射现象:原子序数大于83的所有元素都有放射性,原子序数小于83的元素有些也具有放射性.它们共放射出α、β、γ三种射线. 2.原子核的衰变 半衰期 ⑴原子核自发地放出某种粒子而转变为新核的变化叫核衰变,如α衰变,β衰变等. ⑵半衰期:放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间.半衰期的大小由放射性元素的原子核内部的本身因素决定.与原子所处的物理状态或化学状态无关. 3.原子核的人工转变. 用高能粒子轰击靶核产生另一种新核的反应过程 ⑴卢瑟福发现质子 N+HeO+H ⑵查德威克发现中子 Be+HeC+n 4.放射性的应用:⑴直接利用射线;⑵作为示踪原子. 5．重核的裂变和轻核的聚变 二、重点讲解内容 1.从α粒子散射实验的数据估算出原子核大小的数量级为10-15m～10-14m.而用单分子油膜法估算出的原子的大小的数量级为10-10m. 2.氢原子核外电子绕核运动的轨道与其能量相对应,核外电子绕核做圆周运动的向心力,来源于库仑力(即量子化的卫星运动模型). 由 F库=k=m得 动能 EK=mv2= 即r越大时,动能越小,由此可知量子数n越大时,动能越小,而电势能越大,总能量也越大. 3.玻尔模型的两条基本公式rn=n2r1,En=E1,只适用于氢原子,n=1、2、3……叫量子数.其中E1=-13.6eV,r1=0.53×10-10m. 4.一群处于量子数为n激发态的氢原子可能辐射出的光谱条数为N=C=n(n-1)/2. 5.物质波:任何一个运动着的物体,小到电子、质子,大到行星、太阳都有一种波和它对应,波长为λ=h/P,P为物体的动量. 6.三种射线的本质和特征 ⑴α射线:速度约为光速的1/10的氦核流，穿透作用很弱,电离作用很强; ⑵β射线:速度约为光速的99%的电子流,穿透作用很强,电离作用较弱; ⑶γ射线:波长极短的电磁波,穿透作用最强,电离作用很弱. 7.衰变规律 （1）.衰变后核的质量数守恒,电荷数守恒 α衰变 XY+He β衰变 XY+e （2）.半衰期的定义：大量该元素的原子核中有半数发生衰变需要的时间 三、学法指导 对于玻尔理论,虽然有较大的局限性,但该理论毕竟将量子概念引入到原子结构中来说明微观粒子的运动规律是一次大胆的尝试.对说明原子的稳定性及解释氢原子及氢光谱获得了很大成功,应予重点理解和记忆.尤其要注意: ⑴原子的跃迁中hγ=E2-E1仅适用于光子跃迁的情况,而不适用电离或用实物粒发生碰撞的激发情况; ⑵氢原子的能级为电子绕核运动的动能与电子和原子核相对位置决定的电势能之和,由于选无穷远处的电势为零,即把电子移到距核无穷远处克服电场力做功最大,转化的电势能也最大,把这一最大值规定为零,且可证明,氢原子各个定态的电势能的值均比同一定态下电子动能值大,所以各定态的能级均为负值. （3）天然放射现象使人们认识到原子核结构的复杂性,通过原子核的人工转变等手段,发现了质子和中子,并知道了原子核是由质子和中子组成的,放射性同位素有着十分广泛的应有.本讲所涉及的上述内容都是在19世纪末20世纪初人类物理研究的成果,属近代物理部分.学习时可通过了解相关的物理学史来帮助对这部分知识的理解和记忆. 四、典型例题分析 [例1]原子的核式结构学说,是卢瑟福根据以下哪个实验或现象提出来的?( ) A.光电效应实验 B.氢原子光谱实验 C.α粒子散射实验 D.天然放射现象 解:1909年到1911年英国物理学家卢瑟福和他的合作者们做了用α粒子轰击金箔的实验,结果是:绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进,少数α粒子却发生了较大的偏转,有极少数α粒子偏角超过90°,有的甚至被弹回,偏转角几乎达到180°.这种现象叫α粒子散射实验,为了解释这个实验结果,卢瑟福在1911年提出了原子核式结构学说. 答:C. [例2]根据玻尔理论,在氢原子中,量子数 n越大