高中物理原子与原子核知识点总结选修 下载本文

量子数:原子处在定态的能量用En表示,此时电子以rn的轨道半径绕核运动,n称为量子数。

(注) E1=-这个负号是我们人为规定的.设无限远处电子的电势能为零,在有限远的位置电子的电势能都是负值.在最近轨道运转的电子的势能就是负

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)

(4)跃迁要求从一个电子能级到另一个能级,电子仍然可以受原子核束缚.

电离指电子从某一能级到第无穷个能级(该能级能量为0)(虽然能级数是无穷大,但是所需要能量是有限的),这时电子可以认为不受原子核束缚,完全脱离原子. 电离可以看做是特殊的跃迁

电离是电子完全脱离了原子核束缚,跃迁是电子从低能级迁移到高能级

例:1995年科学家“制成”了反氢原子,它是由一个反质子和一个围绕它运动的正电子组成,反质子和质子有相同的质量,带有等量异种电荷。反氢原子和氢原子有相同的能级分布,氢原子能级如图所示,则下列说法中正确的是( )

A.反氢原子光谱与氢原子光谱不相同 B.基态反氢原子的电离能为 eV

C.基态反氢原子能吸收11 eV的光子而发生跃迁

D.大量处于n=4能级的反氢原子向低能级跃迁时,从n=2能级跃迁到基态辐射的光子的波长最短

解析:选B 反氢原子和氢原子有相同的能级分布,故反氢原子光谱与氢原子光谱相同,A错;基态反氢原子的电离能为 eV,只有大于等于 eV的能量的光子才可以使反氢原子电

离,B对;基态反氢原子发生跃迁时,只能吸收能量等于两个能级的能量差的光子,C错;在反氢原子谱线中,

从n=4能级跃迁到基态辐射的光子的能量最大,频率最大,波长最短,D错。

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=nr1(n=1,…) r1=×10m 能量量子化: E1=- ②

吸收光子时 放出光子时 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 1光子能量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:光子和原于作用而使原子电离)

2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。

En ,Ep,r,n 增大 减小 Ek,v 减小 增大 2

-10

(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。

E51= E41= E31= E21=; (有规律可依) E52= E42= E32=; E53= E43=; E54=

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(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。

三 原子的衰变

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):

2.三种射线的比较 种类 组成 带电荷量 质量 速度 在电磁场中 贯穿本领 对空气的电离作用 α射线 高速氦核流 2e 4mp,mp=×10-27 kg 偏转 β射线 高速电子流 -e γ射线 光子流(高频电磁波) 0 静止质量为零 mp1 836 c(光速) 不偏转 与α射线反向偏转 最弱,用纸能挡住 较强,能穿透几毫最强,能穿透几厘米厚米厚的铝板 较弱 的铅板 很弱 很强 3.α衰变、β衰变的比较 衰变类型 衰变方程 AZα衰变 -44X→AZ-2Y+2He β衰变 AZ0X→AZ+1Y+-1e 2个质子和2个中子结合成一个整体衰变实质 射出 1421H+210n→2He 1个中子转化为1个质子和1个电子 100n→11H+-1e 衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒 4.衰变次数的确定方法 方法一:确定衰变次数的方法是依据两个守恒规律,设放射性元素AZX经过nA′A次α衰变和m次β衰变后,变成稳定的新元素Z′Y,则表示该核反应的方程为Z′40X→AZ′Y+n2He+m-1e。根据质量数守恒和电荷数守恒可列方程

A=A′+4n Z=Z′+2n-m 由以上两式联立解得n=

A-A′4

,m=

A-A′2

+Z′-Z

由此可见确定衰变次数可归结为求解一个二元一次方程组。

方法二:因为β衰变对质量数无影响,可先由质量数的改变确定α衰变