高中物理 第3讲 原子结构 原子核课件 选修3-5

第3讲 原子结构 原子核

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氢原子的光谱 氢原子的能级结构、能级公式 Ⅰ(考纲要求) 1.原子的核式结构 (1)电子的发现：1897年，英国物理学家汤姆孙通过对阴 极射线的研究发现了电子. (2)原子的核式结构

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(2)原子的核式结构 ①α粒子散射实验的结果 绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿 原来的方向前进，但少数α粒子发生了大 角度偏转，极少数α粒子甚至被撞了回来， 如图1-3-1所示.

图1-3-1

②卢瑟福的原子核式结构模型 在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的所有正电荷 和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核 旋转. ③原子核的尺度：原子核直径的数量级为10-15 m,原子直径 的数量级约为10-10 m. ④原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电 荷数等于核内的质子数.高考快乐体验 活页限时训练

2.氢原子光谱 (1)氢原子光谱的实验规律 1 巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式 = λ 1 1 R 2- 2 ,(n=3,4,5, ),R n 2-

是里德伯常量，R=1.10×107 m 1,

n 为量子数. (2)玻尔理论 ①定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些 能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外 辐射能量. ②跃迁：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，光子的能量由这两个定态的能量差决 定，即hν=Em-En.(h是普朗克常量，h=6.63×10-34 J· s)高考快乐体验 活页限时训练

③轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核 运动相对应.原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道 也是不连续的. 3. 氢原子的能级、能级公式 (1)氢原子的能级 ①能级图如图1-3-2所示

图1-3-2高考快乐体验 活页限时训练

②能级图中相关量意义的说明 相关量 能级图中的横线 横线左端的数字 “1,2,3 ” 横线右端的数字 “-13.6,3.40 ” 相邻横线间的距离 表示意义 表示氢原子可能的能量状态——定态 表示量子数

表示氢原子的能级表示相邻的能级差，量子数越大相邻 的能级差越小 表示原子由较高能级向较低能级跃迁， 原子跃迁的条件为hν=Em-En高考快乐体验 活页限时训练

带箭头的竖线

(2)氢原子的能级和轨道半径 1 ①氢原子的能级公式：En= 2E1(n=1,2,3, ),其中 E1 为 n 基态能量，其数值为 E1=-13.6 eV. ②氢原子的半径公式：rn=n2r1(n=1,2,3, ),其中 r1 为基 态半径，又称玻尔半径，其数值为 r1=0.53×10-10 m.

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1.认识

原子结构的线索 气体放电的研究―→阴极射线―→发现电子―→汤 α粒子散射实验 姆孙的“枣糕”模型――――――――→卢瑟福核 氢原子光谱的研究 式结构模型――――――――→玻尔模型.

2.玻尔理论的基本内容 E1 能级假设：氢原子 En= 2 ,n 为量子数. n 跃迁假设：hν=E 末-E 初. 轨道量子化假设：氢原子 rn=n2r1,(n 为量子数).高考快乐体验 活页限时训练

3.氢原子跃迁时电子动能、电势能与原子能量的变化 E1 (1)原子能量：En=Ekn+Epn= 2 ,随 n 增大而增大，其 n 中 E1=-13.6 eV. (2)电子动能：电子绕氢原子核运动时静电力提供向心 v2 e2 1 e2 力，即 k 2=m ,所以 Ekn= k ,随 r 增大而减小. r r 2 rn (3)电势能 通过库仑力做功判断电势能的增减.

当轨道半径减小时，库仑力做正功，电势能减小； 反之，轨道半径增大时，电势能增加.高考快乐体验 活页限时训练

4.记住一些结论 (1)一群氢原子处于量子数为 n 的激发态时可能辐射 n n-1 的光谱条数为 N= . 2 (2)只有光子能量恰好等于跃迁所需的能量(hν=Em -En)时，光子才被吸收. (3)入射光子能量大于电离能(hν=E∞-En) 时，光子 一定能被原子吸收并使之电离， 剩余能量为自由电子 的动能.

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原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰 期、放射性同位素 Ⅰ(考纲要求)

天然放射现象、三种射线 1. (1)天然放射现象：放射性元素自发地发出射线的现象， 首先由贝可勒尔发现.天然放射现象的发现，说明原子核 具有复杂的结构. (2)三种射线的比较

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射线名称

α射线比较项目

β射线

γ射线光子流(高 频电磁波) 0 静止质 量为零 γ c

组成 带电荷量 质量 符号 速度 垂直电磁场 偏转情况

高速氦核流 2e 4mp mp=1.67 ×10-27 kg He 0.1c

高速电子流 -emp 1 840-1

0

e

0.99c

偏转

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不偏转活页限时训练

射线名称

α射线比较项目

β射线

γ射线

贯穿本领 对空气的 电离作用 在空气中 的径迹

最弱 用一张薄 纸能挡住 很强 粗、短、直

较强 穿透几厘米 厚的铝板 较弱 细、较长、 曲折

最 强穿透几厘 米厚的铅板 很弱 最长

通过胶片

感光

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2. 原子核的衰变 (1)原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化 称为原子核的衰变. (2)分类A 4 α 衰变：AX→Z-2 Y+4He Z 2 A β 衰变：AX→Z+1Y+0 1e - Z-

半数 (3)半衰期：放射性元素的原子核有_____发生衰变所需的 核内部本身 时间.半衰期由___________的因素决定，跟原子所处的 物理或化学状态 _______________无关.

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3.放射性同位素及应用 (1)同位素 质子数 中子数 具有相同_______而_______不同的原子核，在元素周期表中 同位素 处于同一位置，互称_______. 有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素.天然放射性同 位素不过四十多种，而人工制造的放射性同位素已达1 000 多种. (2)放射性同位素的应用 ①放射性同位素放出的射线应用于工业、探伤、农业、医疗 等. ②作示踪原子.

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1.衰变规律及实质 衰变 类型 衰变 方程 衰变 实质 衰变 规律 α衰变- M 4 X―→M-24Y+2He Z Z

β衰变M M X―→Z+1Y+-0e Z 1

2个质子和2个中子结 合成一个整体射出1 4 21H+20n―→2He 1

中子转化为 质子和电子1 n―→1H+-01e 0 1

电荷数守恒、质量数守恒高考快乐体验 活页限时训练