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1、新人教版物理选择性必修3知识梳理第十二章近代物理初步第2讲原子结构与原子核一、原子的核式结构(1)19091911年,英国物理学家进行了粒子散射实验,提出了核式结构模型。(2)粒子散射实验a.实验装置:如图所示。b.实验结果:粒子穿过金箔后,绝大多数沿前进,少数发生较大角度偏转,极少数偏转角度大于90,甚至被弹回。(3)核式结构模型:原子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绕核旋转。二、氢原子光谱1.光谱:用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开,获得光的波长(频率)和强度分布的记录,即光谱。2.光谱分类光谱发射光谱光谱光谱线状
2、谱原子的谱线3.氢原子光谱的实验规律:巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线,其波长公式1=R122-1n2(n=3,4,5,),R是里德伯常量,R=1.10107m-1。4.光谱分析:利用每种原子都有自己的可以用来鉴别物质和确定物质的组成成分,且灵敏度很高。在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义。三、氢原子的能级、能级公式1.玻尔理论(1)定态:原子只能处于一系列的能量状态中,在这些能量状态中原子是的,电子虽然绕核运动,但并不向外辐射能量。(2)跃迁:原子从一种定态跃迁到另一种定态时,它辐射或吸收一定频率的光子,光子的能量由这两个定态的能量差决定,即h=Em-En。(h是普朗克常量,h=6.6310
3、-34Js)(3)轨道:原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。原子的定态是的,因此电子的可能轨道也是的。2.氢原子的能级、能级公式(1)氢原子的能级能级图如图所示(2)氢原子的能级和轨道半径a.氢原子的能级公式:En=1n2E1(n=1,2,3,),其中E1为基态能量,其数值为E1=-13.6eV。b.氢原子的半径公式:rn=n2r1(n=1,2,3,),其中r1为基态半径,又称玻尔半径,其数值为r1=0.5310-10m。四、原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期、放射性同位素1.原子核的组成原子核是由和中子组成的,原子核的电荷数等于核内的。2.天然放射现象(1)天然放
4、射现象放射性元素地放出射线的现象,首先由贝克勒尔发现。天然放射现象的发现,说明具有复杂的结构。(2)放射性和放射性元素物质发射射线的性质叫。具有放射性的元素叫元素。(3)三种射线:放射性元素放射出的射线共有三种,分别是、。(4)放射性同位素的应用与防护a.放射性同位素:有放射性同位素和放射性同位素两类,放射性同位素的化学性质相同。b.应用:消除静电、工业探伤、作等。c.防护:防止放射性对人体组织的伤害。3.原子核的衰变(1)衰变:原子核放出粒子或粒子,变成另一种的变化称为的衰变。(2)分类衰变:ZAXZ-2A-4Y+;衰变:ZAXZ+1AY+。两个典型的衰变方程衰变:92238U90234Th
5、+24He;衰变:90234Th91234Pa+-10e。(3)半衰期:大量放射性元素的原子核有发生衰变所需的时间。半衰期由原子核内部的因素决定,跟原子所处的、无关。五、核力、结合能、质量亏损、核反应1.核力含义原子核里的存在相互作用的核力,核力把核子紧紧地束缚在核内,形成稳定的原子核特点(1)核力是的一种表现(2)核力是短程力,作用范围在1.510-15m之内(3)每个核子只跟的核子发生核力作用2.结合能(1)结合能:核子结合为原子核时的能量或原子核分解为核子时的能量,叫做原子核的结合能。(2)比结合能a.定义:原子核的结合能与核子数之比,称作比结合能,也叫平均结合能。b.特点:不同原子核的
6、比结合能不同,原子核的比结合能越大,表示原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定。3.质量亏损爱因斯坦质能方程E=。原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小m,这就是质量亏损。由质量亏损可求出释放的核能E=。4.核反应(1)重核裂变.定义:质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数的原子核的过程。.特点:a.裂变过程中能够放出巨大的能量。b.裂变的同时能够放出23(或更多)个中子。c.裂变的产物不是唯一的。.典型的裂变方程:92235U+01n 3689Kr+56144Ba+301n。(2)轻核聚变.定义:两个轻核结合成质量数的原子核的反应过程。.特点:a.聚变过程放出大量的能量,平均每个核子放出的能量比裂变反应中每个核子放出的能量大3倍多。b.聚变反应比裂变反应更剧烈。c.对环境污染较小。d.自然界中聚变反应原料丰富。.典型的聚变方程:12H+13H24He+01n。答案：卢瑟福原方向 吸收 连续 特征 特征谱线不连续稳定不连续不连续质子质子数自发原子核放射性放射性射线射线射线天然人工示踪原子原子核原子核24He-10e半数物理、化学状态核子间强相互作用(强力)邻近放出吸收mc2mc2较小较大