最新原子和原子核物理总复习PPT课件.ppt

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1、 H1110索线2原子光谱知识 钠原子的光谱钠原子的光谱 汞原子的光谱汞原子的光谱 炽热的固体、液体和高压气体炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱的发射光谱是连续光谱例如电灯丝发出的光、炽热的例如电灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光都形成连续光谱钢水发出的光都形成连续光谱 玻尔理论的局限性：玻尔理论的局限性： 玻尔理论能够十分圆满地解释氢光谱并且预言了玻尔理论能够十分圆满地解释氢光谱并且预言了氢原子辐射电磁波谱的问题，其成功之处在于引进了氢原子辐射电磁波谱的问题，其成功之处在于引进了量子化的观点；但是，在解释其它原子光谱时遇到了量子化的观点；但是，在解释其它原子光谱时遇到了很大的困难，

2、因为玻尔理论过多地保留了经典理论。很大的困难，因为玻尔理论过多地保留了经典理论。 牛顿力学只适用于低速运动（相对于光速）的宏牛顿力学只适用于低速运动（相对于光速）的宏观物体，对于微观粒子的运动，牛顿力学不适用了。观物体，对于微观粒子的运动，牛顿力学不适用了。+电子云氢原子中的电子云氢原子中的电子云 对于宏观质点，只要知道它在某一时刻的位置对于宏观质点，只要知道它在某一时刻的位置和速度以及受力情况，就可以应用牛顿定律确定该和速度以及受力情况，就可以应用牛顿定律确定该质点运动的轨道，算出它在以后任意时刻的位置和质点运动的轨道，算出它在以后任意时刻的位置和速度。速度。 对电子等微观粒子，牛顿定律已不

3、再适用，因对电子等微观粒子，牛顿定律已不再适用，因此不能用确定的坐标描述它们在原子中的位置。玻此不能用确定的坐标描述它们在原子中的位置。玻尔理论中说的尔理论中说的“电子轨道电子轨道”实际上也是没有意义的。实际上也是没有意义的。更加彻底的量子理论认为，我们只能知道电子在原更加彻底的量子理论认为，我们只能知道电子在原子核附近各点出现的概率的大小。在不同的能量状子核附近各点出现的概率的大小。在不同的能量状态下，电子在各个位置出现的概率是不同的。如果态下，电子在各个位置出现的概率是不同的。如果用疏密不同的点子表示电子在各个位置出现的概率，用疏密不同的点子表示电子在各个位置出现的概率，画出图来，就像一片

4、云雾一样，可以形象地称之为画出图来，就像一片云雾一样，可以形象地称之为电子云。电子云。1、关于、关于粒子散射实验，下列说法正确的是粒子散射实验，下列说法正确的是（ ）A只有极少数只有极少数粒子发生了大角度散射粒子发生了大角度散射 B粒子散射实验的结果说明了带正电的物质只占粒子散射实验的结果说明了带正电的物质只占整个原子的很小空间整个原子的很小空间C粒子在靠近金原子核的过程中电势能减小粒子在靠近金原子核的过程中电势能减小D粒子散射实验的结果否定了汤姆生给出的原子粒子散射实验的结果否定了汤姆生给出的原子“枣糕模型枣糕模型” A B D2氢原子的核外电子由一个轨道跃迁到另一轨道时，氢原子的核外电子由

5、一个轨道跃迁到另一轨道时，可能发生的情况是可能发生的情况是 ( ) A放出光子，电子动能减少，原子的能量增加放出光子，电子动能减少，原子的能量增加B放出光子，电子动能增加，原子的能量减少放出光子，电子动能增加，原子的能量减少C吸收光子，电子动能减少，原子的能量增加吸收光子，电子动能减少，原子的能量增加D吸收光子，电子动能增加，原子的能量减少吸收光子，电子动能增加，原子的能量减少B C3如图是类氢结构的氦离子能级图。已知基态如图是类氢结构的氦离子能级图。已知基态的氦离子能量为的氦离子能量为E1= -54.4eV。在具有下列能量的光。在具有下列能量的光子中，能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是子中，能

6、被基态氦离子吸收而发生跃迁的是 ( ) A40.8 eV B41.0 eVC43.2 eVD54.4 eVEE4E3E2E10-3.4 eV-6.0 eV-13.6 eV-54.4 eVA D4 右图为汞原子的能级图，一个总能量为右图为汞原子的能级图，一个总能量为9eV 的的自由电子，与处于基态的汞原子发生碰撞后（不计自由电子，与处于基态的汞原子发生碰撞后（不计汞原子动量的变化），电子剩下的能量可能为（碰汞原子动量的变化），电子剩下的能量可能为（碰撞系统无能量损失）撞系统无能量损失） ( ) A. 0.2eV B. 1.3eV C. 2.3eV D. 5.5eVn= 2n= 3n= 4n= 1

7、 -5.5 eV -2.7 eV -1.6 eV-10.4 eVA B5图图1所示为氢原子的四个能级，其中所示为氢原子的四个能级，其中E1为基态，为基态，若一群氢原子若一群氢原子A处于激发态处于激发态E2，一群氢原子，一群氢原子B处于处于激发态激发态E3，则下列说法正确的是，则下列说法正确的是 ( )A原子原子A可能辐射出可能辐射出3种频率的光子种频率的光子B原子原子B可能辐射出可能辐射出3种频率的光子种频率的光子C原子原子A能够吸收原子能够吸收原子B发出发出 的光子并跃迁到能级的光子并跃迁到能级E4D原子原子B能够吸收原子能够吸收原子A发出发出 的光子并跃迁到能级的光子并跃迁到能级E4E4E

8、3E2E1图图1B6.氢原子在某三个相邻能级间跃迁时，可发出三种氢原子在某三个相邻能级间跃迁时，可发出三种不同波长的辐射光。已知其中的两个波长分别为不同波长的辐射光。已知其中的两个波长分别为1和和2，且，且12，则另一个波长可能是（，则另一个波长可能是（ ） A. 12 B. 122121 2121 C.D. C D解见下页解见下页解：解： 由玻尔原子模型的跃迁假设由玻尔原子模型的跃迁假设E初初E终终h及及c /可得：可得：E3E2E1123313 hcEE 123 hcEE 212 hcEE 所以得：所以得：213 hchchc 21213 故故C选项正确选项正确另一种情况另一种情况: :E

9、3E2E1132213 hcEE 123 hcEE 312 hcEE 所以得：所以得：312 hchchc 21213 D选项也正确。选项也正确。 7、子与氢原子核（质子）构成的原子称为子与氢原子核（质子）构成的原子称为氢原子氢原子（hydrogen muon atom），它在原子核物理的研究中），它在原子核物理的研究中有重要作用。图为有重要作用。图为氢原子的能级示意图。假定光子氢原子的能级示意图。假定光子能量为能量为E的一束光照射容器中大量处于的一束光照射容器中大量处于n=2能级的能级的氢氢原子，原子，氢原子吸收光子后，发出频率为氢原子吸收光子后，发出频率为1、2、3、4、5、和、和6的光，

10、且频率依次增大，则的光，且频率依次增大，则E等于等于 ( )A、h（3-1 ） B、 h（5+6） C、h3 D、h4 n23451E（eV） -632.4 -281.1-158.1-101.20-2529.6C1、光电效应现象、光电效应现象光照使物体发射电子的现象叫光电效应现象光照使物体发射电子的现象叫光电效应现象;所发射的所发射的电子叫光电子电子叫光电子;光电子定向移动所形成的电流叫光电流光电子定向移动所形成的电流叫光电流.光电效应现象的实验规律光电效应现象的实验规律（ 1）对于任何一种金属，入射光的频率必须大于某一）对于任何一种金属，入射光的频率必须大于某一极限频率才能产生光电效应极限频

11、率才能产生光电效应,低于这个极限频率低于这个极限频率,无论强无论强度如何，无论照射时间多长，也不能产生光电效应度如何，无论照射时间多长，也不能产生光电效应;（2）在单位时间里从金属极板中发射出的光电子数）在单位时间里从金属极板中发射出的光电子数跟入射光的强度成正比；跟入射光的强度成正比；（3）发射出的光电子的最大初动能与入射光强度无）发射出的光电子的最大初动能与入射光强度无关，只随入射光频率的增大而增大；关，只随入射光频率的增大而增大；（4）只要入射光的频率高于金属极板的极限频率，）只要入射光的频率高于金属极板的极限频率，无论其强度如何无论其强度如何,光电子的产生都几乎是瞬时的光电子的产生都几

12、乎是瞬时的,不超不超过过10-9s.2、爱因斯坦的光子说：、爱因斯坦的光子说：（1）内容：光是不连续的，一份一份的，每一）内容：光是不连续的，一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量跟光的频率成正比。份叫做一个光子，光子的能量跟光的频率成正比。即：即： E=h （其中（其中h=6.63 10-34j .s）（2）爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程（3）光电管：）光电管：GIWhmvm 221【练习练习1 1】在光电效应现象中，要增大光电子射在光电效应现象中，要增大光电子射出的初速度，最可行的办法是出的初速度，最可行的办法是 A A增大入射光的强度，选用极限频率大的材料增大入射光的强度，

13、选用极限频率大的材料B B增大入射光的强度，选用极限频率小的材料增大入射光的强度，选用极限频率小的材料C C减小入射光的波长，选用极限频率大的材料减小入射光的波长，选用极限频率大的材料D D减小入射光的波长，选用极限频率小的材料减小入射光的波长，选用极限频率小的材料 D 【练习练习2 2】当光照射在一块金属表面时，金当光照射在一块金属表面时，金属表面有电子逸出，如果该光的强度减弱到属表面有电子逸出，如果该光的强度减弱到某一较低值时，则某一较低值时，则 A A没有电子逸出没有电子逸出B B逸出的电子最大初动能减少逸出的电子最大初动能减少C C单位时间里逸出的电子数减少单位时间里逸出的电子数减少D

14、 D单位时间里逸出的电子数和逸出的电子最单位时间里逸出的电子数和逸出的电子最大初动能都减少大初动能都减少C【练习练习3 3】关于光电效应的下列说法中，正关于光电效应的下列说法中，正确的是确的是 A A光电子的最大初动能与入射光的频率光电子的最大初动能与入射光的频率成正比成正比 B B只要入射光的强度足够大，就一定能只要入射光的强度足够大，就一定能产生光电效应产生光电效应 C C任何一种金属都有一个极限频率，低任何一种金属都有一个极限频率，低于这个极限频率的光不能产生光电效应于这个极限频率的光不能产生光电效应 D D在光电效应现象中，光电流的强度与在光电效应现象中，光电流的强度与入射光强度无关入

15、射光强度无关C衰变新元素新元素 贝克勒耳发现天然放射性现象贝克勒耳发现天然放射性现象 天然放射现象：某些元素能天然放射现象：某些元素能自发地自发地放出射线的现象叫放出射线的现象叫做天然放射现象。这些元素称为放射性元素。做天然放射现象。这些元素称为放射性元素。衰变规律粒子的，叫粒子的，叫 He42M Z M- -4 Z- -2 Y4 2 He衰变规律粒子的，叫粒子的，叫 e01 0 1 e M Z Y0 -1 e衰变实质射线射线高速的高速的粒子流，粒子流，粒子粒子是氦原子核，速度是氦原子核，速度 约为光速约为光速1/101/10，贯穿能力最弱，电离能力最强。，贯穿能力最弱，电离能力最强。 衰变实

16、质010-1射线射线高速的电子流，高速的电子流，粒子粒子是速度接近光速的负是速度接近光速的负 电子，贯穿能力稍强，电离能力稍弱。电子，贯穿能力稍强，电离能力稍弱。 射线射线能量很高的电磁波，能量很高的电磁波，粒子粒子是波长极短的是波长极短的 光子光子, , 贯穿能力最强贯穿能力最强, ,电离能力最弱。电离能力最弱。 三种射线的性质和实质三种射线的性质和实质带带电电量量质质量量数数符号符号电离电离性性穿透性穿透性实实 质质来来 源源射射线线+2e4很强很强很小（一很小（一张普通纸）张普通纸）高速的高速的氦核流氦核流(v 0.1c)两个中子和两两个中子和两个质子结合成个质子结合成团从原子核中团从原

17、子核中放出放出射射线线-e0弱弱很强（几很强（几毫米铝板）毫米铝板）高速的高速的电子流电子流(vc)原子核中的中原子核中的中子转换成质子子转换成质子时从原子核中时从原子核中放出放出射射线线00很小很小更强（几更强（几厘米铅板）厘米铅板）波长极波长极短的电短的电磁波磁波原子核受激原子核受激发产生的发产生的e01He42三种射线在匀强磁场、匀强电场、正交电场和磁场中三种射线在匀强磁场、匀强电场、正交电场和磁场中的偏转情况比较：的偏转情况比较：O 如如、图所示，在匀强磁场和匀强电场中都是图所示，在匀强磁场和匀强电场中都是比比的偏转大，的偏转大，不偏转；不偏转； 区别是：在磁场中偏转轨迹是圆弧，区别是

18、：在磁场中偏转轨迹是圆弧， 在电场中偏转轨迹是抛物线。在电场中偏转轨迹是抛物线。图中图中肯定打在肯定打在O点；点； 如果如果也打在也打在O点，则点，则必打在必打在O点下方；点下方； 如果如果也打在也打在O点，则点，则必打在必打在O点下方。点下方。 2、关于半衰期的几个问题、关于半衰期的几个问题（1）定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需）定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需 要的时间。要的时间。 TtNN210 （2）意义：反映了核衰变过程的统计快慢程度。半衰期）意义：反映了核衰变过程的统计快慢程度。半衰期短的元素衰变得快，放射性较强短的元素衰变得快，放射性较强（3）特征：半衰期只与

19、元素本身有关）特征：半衰期只与元素本身有关,与所处的物理、与所处的物理、化学状态及周围环境、温度等都无关。化学状态及周围环境、温度等都无关。（4）两种错误认识：）两种错误认识：a. N0（大量）个放射性元素的核，经过一个半衰期（大量）个放射性元素的核，经过一个半衰期T，衰变了一半，再经过一个半衰期衰变了一半，再经过一个半衰期T，全部衰变完。，全部衰变完。b. 若有若有4个放射性元素的核个放射性元素的核,经一个半衰期经一个半衰期, 将衰变将衰变2个。个。事实上，事实上，N0（大量）个某种放射性元素的核，经过时（大量）个某种放射性元素的核，经过时间间t后剩下的这种核的个数为后剩下的这种核的个数为

20、TtNN210 而对于少量的核（如而对于少量的核（如4个），是无法确定其衰变所需要个），是无法确定其衰变所需要的时间的。这实质上就是的时间的。这实质上就是“半衰期反映了核衰变过程的半衰期反映了核衰变过程的统计快慢程度统计快慢程度”的含义。的含义。 质子的发现质子的发现 14 14 7 7 17 17 8 8 O4 4 2 2 HeH1 1 1 1 卢瑟福的卢瑟福的 粒子轰击氮核实验粒子轰击氮核实验9 9 4 4 12 12 6 6 C4 4 2 2 Hen1 1 0 0 中子的发现中子的发现年查德威克年查德威克原子核的组成原子核的组成1142235 92AZ9 9 4 4 12 12 6 6

21、C4 4 2 2 Hen1 1 0 0 人工转变人工转变 14 14 7 7 17 17 8 8 O4 4 2 2 HeH1 1 1 1 27 27 13 13 30 30 15 15 P4 4 2 2 Hen1 1 0 0 裂裂变141564 2 聚变核力与核能1015m 反应堆水管水管铀棒铀棒镉棒镉棒石墨石墨水水泥泥防防护护层层1天然放射现象的发现揭示了天然放射现象的发现揭示了 ( )A原子是不可分割的原子是不可分割的B原子具有核式结构原子具有核式结构C原子核具有复杂的结构原子核具有复杂的结构D原子核由质子和中子组成原子核由质子和中子组成C2以下哪些现象与原子核的变化有关以下哪些现象与原子

22、核的变化有关 （ ）A 粒子散射粒子散射 B光电效应光电效应 C热核反应热核反应 D天然放射现象天然放射现象C D 3一置于铅盒中的放射源发射的一置于铅盒中的放射源发射的 、 和和 射线，射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔后，铝箔后由铅盒的小孔射出，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，射线变为的空间有一匀强电场。进入电场后，射线变为a、b两束，射线两束，射线a沿原来方向行进，射线沿原来方向行进，射线b发生了偏转，发生了偏转，如图所示，则图中的射线如图所示，则图中的射线a为为_射线，射线射线，射线b为为_射线。射线。放射源放射源 带电极板带电极板 射线射线a照照相相底

23、底片片 铅铅盒盒铝铝箔箔 带电极板带电极板 射线射线b 4 衰变为衰变为 要经过要经过m次次 衰变和衰变和n次次 衰变，则衰变，则m，n分别为分别为 ( )（A）2， 4（B）4， 2（C）4， 6（D）16， 6U23892Rn22286B5.（1）放射性物质）放射性物质 和和 的核衰变方程为：的核衰变方程为： 方程中的方程中的X1代表的是代表的是_， X2代表的是代表的是_。 Po21084Co602712068221084XPbPo 260286027XNiCo 解解:He42X1代表的是代表的是 （或（或），），e01 X2代表的是代表的是 （或（或）6关于天然放射现象，下列说法正确的

24、是关于天然放射现象，下列说法正确的是 ( ) A放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期所需的时间就是半衰期 B放射性物质放出的射线中，放射性物质放出的射线中，粒子动能很粒子动能很大因此贯穿物质的本领很强大因此贯穿物质的本领很强 C当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生时，将发生哀变哀变 D放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出级向低能级跃迁时，辐射出 射线射线 D 7. 目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等目前

25、，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，下装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性知识的说法中正确的是列有关放射性知识的说法中正确的是 （ ） A. 衰变成衰变成 要经过要经过6次次衰变和衰变和8次次衰变衰变. B. 氡的半衰期为氡的半衰期为3.8天，若有天，若有4个氡原子核，经过个氡原子核，经过7.6天后就一定只剩下天后就一定只剩下1个氡原子核。个氡原子核。 C. 放射性元素发生放射性元素发生衰变时所释放的电子是原子核内衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的。的中子转化为质子时产生的。 D. 射线与射线与 射线一样

26、是电磁波，但穿透本领远比射线一样是电磁波，但穿透本领远比 射射线弱。线弱。U23892Pb20682点拨：半衰期是统计规律点拨：半衰期是统计规律,只对只对大量大量原子核适用原子核适用,B错。错。A C8. 在匀强磁场中有一个静止的氡原子核（在匀强磁场中有一个静止的氡原子核（ ）,由于衰变它放出一个粒子，此粒子的径迹与反冲核由于衰变它放出一个粒子，此粒子的径迹与反冲核的径迹是两个相互外切的圆，大圆与小圆的直径之的径迹是两个相互外切的圆，大圆与小圆的直径之比为比为42 1，如图所示。那么氡核的衰变方程应是，如图所示。那么氡核的衰变方程应是下列方程的哪一个（下列方程的哪一个（ ）eFrRn.A012228722286 HePoRn.B422188422286 eAtRn.C012228522286 HAtRn.D212208522286 Rn22286BB解：解：放出粒子的径迹与反冲核的径迹是两个相互外切的放出粒子的径迹与反冲核的径迹是两个相互外切的圆，可见两者均带正电荷，圆，可见两者均带正电荷，A错。错。由动量守恒定律由动量守恒定律22110vmvm 大圆与小圆的直径之比为大圆与小圆的直径之比为42:1，即半径之比为，即半径之比为42:1 ，qqBmvr1 8621 qq421221 r/rq/q28421 qq