培训“原子及原子核”MicrosoftPowerPoint

高二教材下电磁波物质的微观结构(原子物理)电磁波在真空传播速度:等于光在真空传播速度：c＝3.00×108m/s这是物理学史上最伟大的成就之一电磁波的波长、波速、频率的关系：fv一、电磁场电磁波电磁场：(一)光的电磁本性电磁波的分类：无线电波、（微波）、红外线、可见光、紫外线、X射线、r射线。■可见光属于电磁波。电磁波谱及其应用无线电波：（无线电通信、广播电视、导航）微波：有热效应、传播定向性好（微波炉、雷达、导航、电视广播）红外线：有显著的热作用（红外取暖、红外遥感技术）紫外线：有较强的化学作用（杀菌、保鲜、防伪技术）X射线：有较强的穿透本领（X射线透视检查）r射线：有极强的穿透本领（利用射线、医疗）原子的核式结构一、电子的发现二、原子的核式结构(一)、电子的发现1、汤姆生对阴极射线进行了一系列的实验研究。1897年，他确认阴极射线是带负电的粒子。汤姆生测得的阴极射线粒子的荷质比，大约是当时已知的氢离子的核质比的二千倍。后来他又测得阴极射线粒子的电荷与氢离子的电荷大小基本上相同。因此得出结论，阴极射线粒子的质量比氢离子的质量小得多。后来人们逐渐把这种粒子叫做电子。后来科学家精确的测量出电子的电量e，质量m。汤姆生发现电子，是物理学史上的重要事件。由于电子的发现，人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也有结构。即原子是可分的。2、汤姆生原子模型原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，而电子却像枣子那样镶嵌在原子里面，这个模型能解释一些实验事实，但无法解释α粒子散射实验。(二)、原子的核式结构1、α粒子散射实验1909年至1911年卢瑟福和他的合作者用α粒子轰击金箔做了α粒子散射实验。2、原子结构的发现卢瑟福模型绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进少数α粒子发生了较大的偏转极少数α粒子的偏转超过90°有个别甚至几乎偏转达到180°粒子散射实验原子结构的发现卢瑟福模型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绕着核旋转。原子的核式结构3、原子核的电荷和大小根据卢瑟福的原子核式模型和α粒子散射的实验数据，可以推算出各种元素原子核的电荷数，还可以估计出原子核的大小。（1）原子的半径约为10-10米、原子核半径约是10-14米，原子核的体积只占原子的体积的万亿分之一。（2）原子核所带正电荷数与核外电子数以及该元素在周期表内的原子序数相等。（3）电子绕核旋转所需向心力就是核对它的库仑力。原子结构的发现卢瑟福模型核式结构对散射实验作出了很好的解释：1、天然放射现象的发现1896年贝克勒尔发现铀U和含铀的矿物能发射某种看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照像底片感光。像这样物质自发地发出射线的现象叫天然放射现象。物质的这种性质叫天然放射性，具有放射性的元素，叫放射性元素。后来居里夫妇又发现两种放射性更强的新元素，叫做钋Po和镭Ra。物质的放射性2、物质的放射性天然放射性元素能自发地放出射线的现象。1896年法国贝克勒尔2、物质的放射性α射线β射线γ射线成分速度贯穿本领电离能力共同特性He42氦原子核e01电子流光子流接近于c/10接近c光速很小很大最强很强很小最小能使底片感光、具有杀菌、破坏种子发芽的能力，使某些化合物产生荧光三种射线（1)射线：本质是氦原子核流，带电量为+2e，质量为4u(1u=1.6610-27千克)，贯穿本领最弱，(一张薄纸都穿不透)。（2）射线：本质是电子流，带电量为-e(1e=1.910-19库仑)，质量为，贯穿本领较强(可以穿透几毫米的铝板)。（3）γ射线：本质是高能光子流，不带电，静止质量为零，贯穿本领最强(能穿透几厘米厚的铅板)。u18401物质的放射性贝克勒尔：放射性的发现——揭示了原子核有复杂结构。铝铅混凝土中子穿透本领：3、放射性元素的衰变原子核由于自发地放出某种射线而转变为新核的变化，叫做原子核的衰变。原子核放出α粒子的衰变叫做α衰变：原子核放出β粒子的衰变叫做β衰变：α、β衰变过程中往往伴随着γ射线（能量释放）HeThU422349023892ePaTh0123491234903、放射性元素的衰变原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变。在衰变中电荷数和质量数都守恒。（1）α衰变：原子核放出一个α粒子，原子序数（核电荷数）就比原来少2，而质量数少4。例如，写成一般式为HeYXMZMZ4242HeThU422349023892（2）β衰变：原子核放出一个β粒子，原子序数（核电荷数）就比原来多1，而质量数不变。例如，写成一般式为（3）γ衰变：要引起核的能量发生变化，而原子序数（核电荷数）和质量数都不改变。eYXMZMZ011ePaTh0123491234903、放射性元素的衰变放射性元素衰变的规律：每过相同时间就有一半衰变了。半衰期——放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间。012tmm剩半衰期由原子核内部本身因素决定的跟原子处的物理状态和化学状态无关4、原子核的人工转变质子的发现——人类第一次实现原子核人工转变粒子轰击氮原子核实验：（1919年卢瑟福）4141712781HeNOH4、原子核的人工转变中子的发现：粒子轰击铍原子核（1934年，查德威克的研究）491212460HeBeCn中子能穿透几厘米百的铅板4、原子核的人工转变(1)放射性的同位素的发现：427130213015HeAlnP1934年，约里奥·居里夫妇的研究具有放射性3030015141PSie衰变同位数，具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称同位素。（2）放射性同位素的应用：①利用它的射线探伤、消除静电、育种、消毒、防腐等。②做为示踪原子：把放射性同位素的原子搀到其它物质中去，让它们一起运动、迁移，再利用放射性探测仪器进行追踪，就可以知道放射性原子通过什么路径，运动到哪里了，怎样分布的，从而可以了解某些不容易察明的情况或规律。我们把这种用途的放射性同位素叫示踪原子。原子核组成的假说原子核是由质子、中子组成的，它们统称为核子核子数（A）＝质子数（Z）＋中子数（N）原子核的表示AZX元素符号质子数——电荷数、原子序数核子数——质量数、原子量5、原子核的组成(三)、原子核能1、原子核的结合能（1）核力：原子核内的核子间有一种很强的力把它们结合在一起，这种力称为核力。核力是强作用力。它与电荷无关，质子与质子、质子与中子、中子与中子间都存在核力作用。它是短程力，只在2.010-15米距离内起作用，即使在半径很小的原子核内，每个核子也只跟与它相邻的核子间才有核力的作用。（2）结合能：核子结合成原子核时要放出一定的能量；原子核分解成核子时，要吸收同样多的能量。这个能量叫做原子核的结合能。2、重核的裂变重核的核子平均结合能比中等质量的核的核子平均结合能小。因此，重核分裂成中等质量的核时，会有一部分结合能释放出来。这种核反应叫做裂变。（1）铀核的裂变的核反应方程5614136920114091399189733302612358373BauKrunuu....△△·E=mc=201MeV2裂变后：反应过程中质量减少△m=0.2153u，反应中释放的能量3、链式反应：铀核裂变时，同时放出2~3个中子，如果这些中子再引起其它铀核裂变，就可使裂变反应不断地进行下去。这种反应叫做链式反应。铀块的体积对于产生链式反应也是重要因素。能够发生链式反应的铀块的最小体积叫做它的临界体积。对于铀块如果超过了临界体积，就会引起铀核的链式反应，发生猛烈的爆炸。3、核反应堆：它是人工控制链式反应的装置，主要的构成有做为核燃料的浓缩铀，做为中子减速济的石墨，起控制作用的镉棒，起冷却和输出势能作用的液体金属钠或水，以及防止射线对人体的危害而修建的水泥防护层。（04年）1．下列说法中正确的是()A．光的干涉和衍射现象说明光具有波动性B．光的频率越大，波长越大C．光的波长越大，光子的能量越大D．光在真空中的传播速度为3.00×108m/s（04年）2．下列说法中正确的是()A．玛丽·居里首先提出原子的核式结构B．卢瑟福在a粒子散射实验中发现了电子C．查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子D．爱因斯坦为解释光电效应的实验规律提出了光子说（04年）9．在光电效应实验中，如果实验仪器及线路完好，当光照射到光电管上时，灵敏电流计中没有电流通过，可能的原因是：_______________________________________________。光的特性物理学家的成果演示实验的分析ADCD入射光波波长太长(或反向电压太大)（05年）3B．阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流，这些微观粒子是_______________。若在如图所示的阴极射线管中部加上垂直于纸面向里的磁场，阴极射线将_________（填“向上”、“向下”、“向外”）偏转。阴极阳极－＋（05年）6．2005年被联合国定为“世界物理年”，以表彰爱因斯坦对科学的贡献。爱因斯坦对物理学的贡献有（）（A）创立“相对论”，（B）发现“X射线”，（C）提出“光子说”，（D）建立“原子核式模型”。阴极射线的性质，洛伦滋力物理年——物理学家的成果电子下AC（05年）7．卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变，核反应方程为42He＋147N178O＋11H。下列说法中正确的是（）（A）通过此实验发现了质子，（B）实验中利用了放射源放出的射线，（C）实验中利用了放射源放出的射线，（D）原子核在人工转变过程中，电荷数可能不守恒。（05年）14．（6分）部分电磁波的大致波长范围如图所示。若要利用缝宽与手指宽度相当的缝获得明显的衍射现象，可选用________波段的电磁波，其原因是________________________________。波长30nm0.4m0.7m0.3mm1m紫外线可见光红外线微波卢瑟福发现质子的实验－第一次原子核的人工转变。电磁波谱，衍射的条件AC微波要产生明显的衍射，波长应与缝的尺寸相近（06年）3A．利用光电管产生光电流的电路如图所示．电源的正极应接在端（填“a”或“b”）；若电流表读数为8μA，则每秒从光电管阴极发射的光电子至少是个（已知电子电量为l.6×10-19C）（06年）6．人类对光的本性的认识经历了曲折的过程。下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是（A）牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的．（B）光的双缝干涉实验显示了光具有波动性．（C）麦克斯韦预言了光是一种电磁波．（D）光具有波粒二象性．光电效应的应用，电流强度的定义。物理学史－光的研究历史。a5×1013BCD（06年）7．卢瑟福通过对a粒子散射实验结果的分析，提出（A）原子的核式结构模型．（B）原子核内有中子存在．（C）电子是原子的组成部分．（D）原子核是由质子和中子组成的．（06年）14．（5分）1919年卢瑟福通过如图所示的实验装置,第一次完成了原子核的人工转变，并由此发现．图中A为放射源发出的粒子，B为气．完成该实验的下列核反应方程＋→178O＋．a粒子散射实验，原子的核式结构。a粒子轰击氮原子核的实验。A质子α氮（07年）4．一置于铅盒中的放射源发射的、和射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔后，铝箔后的空间有一匀强电场。进入电场后，射线变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图所示，则图中的射线a为_______射线，射线b为_______射线。放射源带电极板射线a照相底铅盒铝箔带电极板射线b片（07年）6．23892U衰变为22286Rn要经过m次衰变和n次衰变，则m，n分别为（）（A）2，4。（B）4，2。（C）4，6。（D）16，6。（07年）8．光通过各种不同的障碍物后会产生各种不同的衍射条纹，衍射条纹的图样与障碍物的