《高考物理新编大一轮总复习》第十二章 第二节 原子结构原子核

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第二节　原子结构　原子核　
一、氢原子光谱、氢原子的能级、能级公式
1．原子的核式结构
(1)电子的发现：英国物理学家__汤姆孙__发现了电子。
(2)α 粒子散射实验：1909～1911 年，英国物理学家__卢瑟福__和他的助手进行了用 α
粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数 α粒子穿过金箔后基本上仍沿__原来__方向前进，
但有少数 α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于 90°，也就是说它们几乎被“撞”
了回来。
(3)原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的__正电荷__和几乎
全部__质量__都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。
2．光谱
(1)光谱
用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的__波长__(频率)和强度分布的记录，即
光谱。
(2)光谱分类
有些光谱是一条条的__亮线__，这样的光谱叫作线状谱。有
的光谱是连在一起的__光带__，这样的光谱叫作连续谱。
(3)氢原子光谱的实验规律
巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式＝ R(n＝3,4,5，…)，R是里
德伯常量，R＝1.10×107 m－1，n为量子数。
3．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－ E n__。(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34
J·s)
(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。
4．氢原子的能级、能级公式
(1)氢原子的能级
1
能级图如图所示
(2)氢原子的能级和轨道半径
① 氢原子的能级公式：En＝E1(n＝1,2,3，…)，其中 E1为基态能量，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。
二、原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期、放射性同位素
1．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__。
2．天然放射现象
(1)天然放射现象
元素__自发__地放出射线的现象，首先由贝克勒尔发现。天然放射现象的发现，说明_
_原子核__具有复杂的结构。
(2)放射性和放射性元素
物质发射某种看不见的射线的性质叫__放射性__。具有放射性的元素叫__放射性__元
素。
(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是__α
射线 __、__β
射线 __、_
_γ
射线 __。
(4)放射性同位素的应用与防护
① 放射性同位素：有__天然__放射性同位素和__人工__放射性同位素两类，放射性同
位素的化学性质相同。
② 应用：消除静电、工业探伤、作__示踪原子__等。
③防护：防止放射性对人体组织的伤害。
3．原子核的衰变
(1)衰变：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
α衰变：X→Y＋__He__。
β衰变：X→Y＋__e__。
2
两个典型的衰变方程
①α衰变：U→Th＋He；
②β衰变：Th→Pa＋e。
(3)半衰期：大量放射性元素的原子核有__半数__发生衰变所需的时间。半衰期由原子
核内部的因素决定，跟原子所处的__物理__、__化学状态__无关。
三、核力、结合能、质量亏损
1．核力
(1)定义
原子核内部，核子间所特有的相互作用力。
(2)特点
① 核力是强相互作用的一种表现。
② 核力是短程力，作用范围在1.5×10－15 m 之内。
③ 每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用。
2．结合能
核子结合为原子核时__释放__的能量或原子核分解为核子时__吸收__的能量，叫作原
子核的结合能。
3．比结合能
(1)定义
原子核的结合能与__核子数__之比，称作比结合能，也叫平均结合能。
(2)特点
不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢
固，原子核越__稳定__。
4．质能方程、质量亏损
爱因斯坦质能方程E＝__mc 2
__，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小
Δm，这就是质量亏损。由质量亏损可求出释放的核能 ΔE＝__Δ mc 2
__。
四、裂变反应和聚变反应、裂变反应堆　核反应方程
1．重核裂变
(1)定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核
的过程。
(2)典型的裂变反应方程：
U＋n→Kr＋Ba＋3n。
(3)链式反应：由重核裂变产生的__中子__使裂变反应一代接一代继续下去的过程。
(4)临界体积和临界质量：裂变物质能够发生__链式反应__的最小体积及其相应的质量。
(5)裂变的应用：__原子弹__、核反应堆。
(6)反应堆构造：核燃料、减速剂、__镉棒__、防护层。
2．轻核聚变
3
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