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1、第34讲原子、原子核物理目标要求：1.掌握原子结构，理解氢原子的能级和能级公式2.知道原子核的组成、放射性、原子核的半衰期、放射性同位素、核力、核反应方程、结合能、质量亏损知识归纳整个知识体系，可归结为：两模型(原子的核式结构模型、波尔原子模型)；六子(电子、质子、中子、正电子、粒子、光子)；四变(衰变、人工转变、裂变、聚变)；两方程(核反应方程、质能方程)；4条守恒定律(电荷数守恒、质量数守恒、能量守恒、动量守恒)贯串全章。一．原子结构1.汤姆生模型：汤姆生发现电子，使人们认识到原子有复杂结构。从而打开原子的大门.2.卢瑟福的核式结构模型：卢瑟福
2、α粒子散射实验装置,现象,从而总结出核式结构学说。α粒子散射实验是用α粒子轰击金箔，实验现象：结果是绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,但是有少数α粒子发生了较大的偏转.这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。卢瑟福由α粒子散射实验提出：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，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运动。由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10-15m。而核式结构又与经典的电磁理论发生矛盾：①原子是否稳定,②其发出的光谱是否连续3.玻尔模型(引入量子理论，量
3、子化就是不连续性，整数n叫量子数)玻尔补充三条假设⑴定态--原子只能处于一系列不连续的能量状态(称为定态),电子虽然绕核运转,但不会向外辐射能量。(本假设是针对原子稳定性提出的)⑵跃迁--原子从一种定态跃迁到另一种定态,要辐射(或吸收)一定频率的光子(其能量由两定态的能量差决定)(本假设针对线状谱提出)()。氢原子跃迁的光谱线问题（一群氢原子可能辐射的光谱线条数为）。[(大量)处于n激发态原子跃迁到基态时的所有辐射方式]⑶能量和轨道量子化----定态不连续,能量和轨道也不连续;(即原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应,原子的定态是
4、不连续的,因此电子的可能轨道分布也是不连续的)(针对原子核式模型提出，是能级假设的补充)氢原子的激发态和基态的能量(最小)与核外电子轨道半径间的关系是:【说明】氢原子跃迁①轨道量子化rn=n2r1(n＝1,2.3…)r1=0.53×10-10m能量量子化：E1=－13.6eV②En，Ep，r，nEk，v吸收光子时增大减小放出光子时减小增大③氢原子跃迁时应明确：一个氢原子直接跃迁向高能级跃迁吸收光子一般光子某一频率光子一群氢原子各种可能跃迁向低能级跃迁放出光子可见光子一系列频率光子④氢原子吸收光子时——要么全部吸收光子能量，要么不吸收光子a．光子能量
5、大于电子跃迁到无穷远处(电离)需要的能量时，该光子可被吸收。(即：光子和原子作用而使原子电离)b．光子能量小于电子跃迁到无穷远处(电离)需要的能量时,则只有能量等于两个能级差的光子才能被吸收。(受跃迁条件限：只适用于光于和原于作用使原于在各定态之间跃迁的情况)。⑤氢原子吸收外来电子能量时——可以部分吸收外来碰撞电子的能量（实物粒子作用而使原子激发）。因此，能量大于某两个能级差的电子均可被氢原子吸收，从而使氢原子跃迁。⑶玻尔理论的局限性。由于引进了量子理论（轨道量子化和能量量子化），玻尔理论成功地解释了氢光谱的规律。但由于它保留了过多的经典物理理论（
6、牛顿第二定律、向心力、库仑力等），所以在解释其他原子的光谱上都遇到很大的困难。氢原子在n能级的动能、势能，总能量的关系是：EP=－2EK，E=EK+EP=－EK。(类似于卫星模型)由高能级到低能级时，动能增加，势能降低，且势能的降低量是动能增加量的2倍，故总能量(负值)降低。量子数二．天然放射现象1.天然放射现象的发现，使人们认识到原子核也有复杂结构。核变化从贝克勒耳发现天然放射现象开始衰变(用电磁场研究)：2.各种放射线的性质比较种类本质质量（u）电荷（e）速度（c）电离性贯穿性α射线氦核4+20.1最强最弱，纸能挡住β射线电子1/1840-10
7、.99较强较强，穿几mm铝板γ射线光子001最弱最强，穿几cm铅版三．核反应1．四种核反应类型(衰变,人工核转变,重核裂变,轻核骤变)⑴衰变：α衰变：(实质：核内)α衰变形成外切(同方向旋)，β衰变：(实质：核内的中子转变成了质子和中子)β衰变形成内切(相反方向旋)，且大圆为α、β粒子径迹。+β衰变：（核内）γ衰变：原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级。⑵人工转变：(发现质子的核反应)(卢瑟福)用α粒子轰击氮核,并预言中子的存在(发现中子的核反应)(查德威克)钋产生的α射线轰击铍(人工制造放射性同位素)正电子的发现(约里奥居里和伊丽芙居里夫妇
8、)α粒子轰击铝箔⑶重核的裂变：在一定条件下(超过临界体积)，裂变反应会连续不断地进行下去，这就是链式反应。⑷轻核的聚变：（
