原子物理知识点总结全

1原子物理一、卢瑟福的原子模型——核式结构1.1897年,_________发现了电子.他还提出了原子的______________模型.2.物理学家________用___粒子轰击金箔的实验叫__________________。3.实验结果:绝大部分α粒子穿过金箔后________;少数α粒子发生了较大的偏转;极少数的α粒子甚至被____.4.实验的启示：绝大多数α粒子直线穿过，说明原子内部存在很大的空隙；少数α粒子较大偏转，说明原子内部集中存在着对α粒子有斥力的正电荷；极个别α粒子反弹，说明个别粒子正对着质量比α粒子大很多的物体运动时，受到该物体很大的斥力作用．5.原子的核式结构:卢瑟福依据α粒子散射实验的结果，提出了原子的核式结构：在原子中心有一个很小的核，叫________，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．例1:在α粒子散射实验中,卢瑟福用α粒子轰击金箔,下列四个选项中哪一项属于实验得到的正确结果:A.α粒子穿过金箔时都不改变运动方向B.极少数α粒子穿过金箔时有较大的偏转,有的甚至被反弹C.绝大多数α粒子穿过金箔时有较大的偏转D.α粒子穿过金箔时都有较大的偏转.例2:根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。如图1-1所示表示了原子核式结构模型的α粒子散射图景。图中实线表示α粒子的运动轨迹。其中一个α粒子在从a运动到b、再运动到c的过程中（α粒子在b点时距原子核最近），下列判断正确的是（）A．α粒子的动能先增大后减小B．α粒子的电势能先增大后减小C．α粒子的加速度先变小后变大D．电场力对α粒子先做正功后做负功二玻尔的原子模型能级1．玻尔提出假说的背景——原子的核式结构学说与经典物理学的矛盾：⑴按经典物理学理论，核外电子绕核运动时，要不断地辐射电磁波，电子能量减小，其轨道半径将不断减小，最终落于原子核上，即核式结构将是不稳定的，而事实上是稳定的．⑵电子绕核运动时辐射出的电磁波的频率应等于电子绕核运动的频率，由于电子轨道半径不断减小，发射出的电磁波的频率应是连续变化的，而事实上，原子辐射的电磁波的频率只是某些特定值。为解决原子的核式结构模型与经典电磁理论之间的矛盾，玻尔提出了三点假设，后人称之为玻尔模型．2．玻尔模型的主要内容：⑴定态假说：原子只能处于一系列__________的能量状态中，在这些状态中原子是_______的，电子虽然绕核运动，但不向外辐射能量．这些状态叫做________．⑵跃迁假说：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，光子的能量由这两定态的能量差决定，即________________.⑶轨道假说：原子的不同能量状态对应于______子的不同轨道.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．3．氢原子的能级公式和轨道公式原子各定态的能量值叫做原子的能级，对于氢原子，其能级公式为:______________；对应的轨道公式为：12rnrn。其中n称为量子数，只能取正整数.E1=-13.6eV，r1=0.53×10-10m．原子的最低能量状态称为_______，对应电子在离核最近的轨道上运动；原子的较高能量状态称为_______，对应电子在离核较远的轨道上运动．4．氢原子核外的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(量子化的卫星运动模型)由rvmrekF222＝库得动能rkemvEk222121，即r越大时，动能________.又因为12rnrn，21nEEn即量子数n越大时，动能_______，势能______，总能量_______．5．用玻尔量子理论讨论原子跃迁时释放光子的频率种数氢原子处于n=k能级向较低激发态或基态跃迁时，可能产生的光谱线条数的计算公式为：2)1(2kkCNk例1: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的过程中()A．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大图1-1abc原子核α粒子2图甲图乙B．原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小C．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小D．原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大例2:大量氢原子处于n＝4的激发态，当它们向各较低能级跃迁时，对于多种可能的跃迁，下面说法中正确的是()A．最多只能释放出4种不同频率的光子B．从n＝4能级跃迁到n＝1能级释放出的光子波长最长C．从n＝4能级跃迁到n＝1能级释放出的光子频率最大D．从n＝4能级跃迁到n＝3能级释放出的光子波长等于从n＝2能级跃迁到n＝1能级释放出的光子波长例3:氢原子发出a、b两种频率的光，经平行玻璃砖折射后的光路如图2-1所示。若a光是由能级n=4向n=1跃迁时发出的，则b光可能是()A．从能级n=5向n=1跃迁时发出的B．从能级n=3向n=1跃迁时发出的C．从能级n=5向n=2跃迁时发出的D．从能级n=3向n=2跃迁时发出的例4:如图2-2所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n=3的激发态，原子在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子。若用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠，则下列说法正确的是（）A．这群氢原子能发出三种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=2所发出的光波长最短B．这群氢原子能发出两种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=1所发出的光频率最高C．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为11.11eVD．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9.60eV例5:a、b两束单色光分别用同一双缝干涉装置进行实验，在距双缝恒定距离的屏上得到如图2-3所示的干涉图样，图甲是a光照射时形成的干涉图样，图乙是b光照射时形成的干涉图样。下列关于a、b两束单色光的说法正确的是（）A．a光子的能量较大B．在水中a光传播的速度较小C．若用b光照射某金属没有光电子逸出,则a光照射该金属时也没有光电子逸出D．若a光是氢原子的核外电子从第三能级向第二能级跃迁时产生的,则b光可能是氢原子的核外电子从第四能级向第三能级跃迁时产生的例6:处于n＝3激发态的大量氢原子向基态跃迁时所放出的光子中，只有一种光子不能使金属A产生光电效应，则下列说法不正确．．．的是（）A．不能使金属A产生光电效应的光子一定是氢原子从n＝3的激发态直接跃迁到基态时放出的B．不能使金属A产生光电效应的光子一定是氢原子从n＝3的激发态跃迁到n＝2的激发态时放出的C．氢原子从n＝4的激发态跃迁到n＝3的激发态，所放出的光子一定不能使金属A产生光电效应D．氢原子从n＝4激发态直接跃迁到基态,所放出的光子一定能使金属A产生光电效应例7:如图2-4所示是氢原子的能级图，现让一束单色光照射一群处于基态的氢原子，受激发的氢原子能自发地辐射出三种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为()A．13.6eVB．12.09eVC．10.2eVD．3.4eV例8:如图2-4所示为氢原子能级图，可见光的光子能量范围约为1.62eV-3.11eV。下列说法正确的是（）A．大量处在n3的高能级的氢原子向n=3能级跃迁时，发出的光有一部分是可见光B．大量处在n=3的氢原子向n=2能级跃迁时，发出的光是紫外线C．大量处在n=3能级的氢原子向n=1能级跃迁时，发出的光都应具有显著的热效应D．处在n=3能级的氢原子吸收任意频率的紫外线光子都能发生电离例9:如图2-5所示,设光子A、B、C的能量和波长分别为和、、CBAEEECBA、、则()A．CBAB．CAB111C．CBAD．CABEEE1234∞n－13.6－3.4－1.51－0.850E/eV图2-1玻璃砖b光束a图2-2图2-3图2-43三、天然放射现象1.天然放射现象:首先由贝克勒耳发现，天然放射现象的发现，说明_________还有内部结构．2.衰变⑴不稳定的原子核自发放出α粒子或β粒子后，转变为新核的变化称为原子核的衰变．γ射线是伴随着α衰变或β衰变产生的，也叫γ辐射．天然放射现象就是__________的衰变现象．⑵三种射线的性质种类α射线β射线γ射线组成高速______流高速______流________流(高频电磁波)带电量质量4pm（pm＝1.67×2710kg）1840pm静止质量为零在磁场中穿透本领对空气的电离作用⑶半衰期：放射性元素的_________有________发生衰变所需的时间．半衰期由_______因素决定，跟原子所处的______或______状态无关。半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，个别原子核经多长时间衰变无法预测。⑷衰变规律衰变规律α衰变HeYXAZAZ4242(新核的核电荷数________，质量数_________.)β衰变eYXAZAZ011(新核的核电荷数________，质量数_________.)半衰期T一半原子核发生衰变需要的时间Ttmm）（＝原余21(5)质量数为M电荷数为N的原子核，在垂直于磁场方向上发生β衰变后,β粒子与反冲核的运动轨迹为一对_____(内、外)切圆,两粒子的动量之比为_________.两圆的运动半径之比为_____________.发生α衰变后，α粒子与反冲核的运动轨迹为一对_____(内、外)切圆,两粒子的动量之比为_______,动能之比为_________.两圆的运动半径之比为_______,周期之比为_______.例1:关于半衰期,下列叙述正确的是()A.放射性物质的质量越大,半衰期越长B.提高温度和压力不能改变半衰期C.单质铀的半衰期比化合态铀中的半衰期长D.半衰期是指原子核全部衰变所需时间的一半例2: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3:按照电离能力来看，放射性元素放出的三种射线由弱到强的排列顺序是()A．α射线，β射线，γ射线B．β射线，α射线，γ射线C．γ射线，α射线，β射线D．γ射线，β射线，α射线例4:下列说法正确的是()A．用加温或加压的方法不能改变原子核衰变的半衰期B．某原子核经过一次α衰变后，核内质子数减少4个C．β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流D．α射线的贯穿作用很强，可用来进行工业探伤例5:一置于铅盒中的放射源发射的和,射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔右侧的空间有一匀强电场。射线进入电场后，变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图3-1所示，则图中的（）A．射线a为射线，射线b为射线B．射线a为射线，射线b为射线C．射线a为射线，射线b为射线图2-5图3-14D．射线a为射线，射线b为射线例6:29325U衰变成28027Pb,要经过____次α衰变和____次β衰变.例7:若元素A的半衰期为4天，元素B的半衰期为5天，则相同质量的A和B，经过20天后，剩下的质量之比mA︰mB为（）A．30︰1B．31︰30C．1︰2D．2︰1例8:某放射性元素经20天后剩下原有质量的6.25％，可知其半衰期为．再经过l0天，剩下质量为最初质量的．例9:一个原来静止在匀强磁场中的原子核发生衰变，放出某种粒子后，在匀强磁场中形成如图3-2所示的径迹，原子核放出的粒子可能是（）A.氦核B.电子C.γ光子D.正电子四、核能1.原子核的组成:原子核是由质子和中子组成，质子和中子统称核子．2.核能(1)爱因斯坦质能方程:凡具有质量的物体都具有能量，物体的质量和能量间的关系为：_____________.若原子核质量亏损△m．对应释放的能量为___________．注意:①质量亏损并不是质量损失，也不是与质量守恒定律相矛盾，而是亏损的质量以能量的形式辐射出去了.②在核能的计算中c的单位取国际单位制，此时若△m的单位为kg，能量的单位为J，当△m的单位为u（原子质量单位）时，1u=1.660566×10-27kg=1.49×10-10J=9.315×108eV；1eV=1.6×10-19J.(2)原子核