原子和原子核物理总复习.ppt
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1、课题核核核核 内内内内H11n10 中子的发现中子的发现中子的发现中子的发现 基本情况基本情况基本情况基本情况 衰衰衰衰 变变变变 人工转变人工转变人工转变人工转变 裂裂裂裂 变变变变 聚聚聚聚 变变变变 核核核核 能能能能 卢瑟福发现质子卢瑟福发现质子卢瑟福发现质子卢瑟福发现质子 索线2 粒子散射实验粒子散射实验粒子散射实验粒子散射实验 核式结构模型核式结构模型核式结构模型核式结构模型 汤姆生发现电子汤姆生发现电子汤姆生发现电子汤姆生发现电子 建立无核结构模建立无核结构模建立无核结构模建立无核结构模 型型型型 主要内容主要内容主要内容主要内容 能级图能级图能级图能级图 计算计算计算计算 H
2、H H H光谱的了解光谱的了解光谱的了解光谱的了解 玻尔玻尔玻尔玻尔 原子理论原子理论原子理论原子理论 薛定鄂薛定鄂薛定鄂薛定鄂 模型模型模型模型 电子云电子云电子云电子云模型模型模型模型 核核核核 外外外外无核结构模型无核结构模型无核结构模型无核结构模型卢瑟福的卢瑟福的 粒子散射实验粒子散射实验 放射源放射源卢瑟福的卢瑟福的 粒子散射粒子散射实验实验+粒子散射情景粒子散射情景粒子散射情景粒子散射情景 绝绝大大多多数数粒粒子子穿穿过过金金箔箔后后基基本本上上仍仍沿沿原原来来的的方方向向前前进进,少少数数粒粒子子发发生生了了较较大大的的偏转偏转,极少数极少数.卢瑟福核式结构模型卢瑟福核式结构模型
3、 在原子的中心有一个很小的核在原子的中心有一个很小的核在原子的中心有一个很小的核在原子的中心有一个很小的核,叫做原子核,叫做原子核,叫做原子核,叫做原子核,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在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原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核 ,带负电的电子在核外空间绕核做匀速圆周运动。,带负电的电子在核外空间绕核做匀速圆周运动。,带负电的电子在核外空间绕核做匀速圆周运动。,带负电的电子在核外空间绕核做匀速圆周运动。卢瑟福的核式结构模型卢瑟福的核式结构模型 (可见光区可见光区可见光区可见光区)的的一一一一
4、.原子只能处于一系列不连续的能量状态中,原子只能处于一系列不连续的能量状态中,原子只能处于一系列不连续的能量状态中,原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些状态中原子是稳定的,电子虽然作加速运在这些状态中原子是稳定的,电子虽然作加速运在这些状态中原子是稳定的,电子虽然作加速运在这些状态中原子是稳定的,电子虽然作加速运 动,但并不向外辐射能量,这些状态叫做动,但并不向外辐射能量,这些状态叫做动,但并不向外辐射能量,这些状态叫做动,但并不向外辐射能量,这些状态叫做定态。定态。定态。定态。E En n =E E1 1 /n/n/n/n 2 2 2 2(n n =1 1 1 1,2 2 2 2,3
5、 3 3 3,)二二二二.原子从一种定态(原子从一种定态(原子从一种定态(原子从一种定态(设能量为设能量为设能量为设能量为E E2 2)跃迁跃迁跃迁跃迁到另一到另一到另一到另一种定态(设能量为种定态(设能量为种定态(设能量为种定态(设能量为E E1 1)时,)时,)时,)时,它它它它辐射辐射辐射辐射或或或或吸收一定频率吸收一定频率吸收一定频率吸收一定频率的光子,光子的能量(的光子,光子的能量(的光子,光子的能量(的光子,光子的能量(h h )由这两种定态的能量)由这两种定态的能量)由这两种定态的能量)由这两种定态的能量差决定。差决定。差决定。差决定。E E E E2 2 E E1 1 h h
6、三三三三.原子的不同能量状态对应于电子的不同运行原子的不同能量状态对应于电子的不同运行原子的不同能量状态对应于电子的不同运行原子的不同能量状态对应于电子的不同运行 轨道,电子的轨道,电子的轨道,电子的轨道,电子的可能轨道可能轨道可能轨道可能轨道也是也是也是也是不连续不连续不连续不连续的,即电子的,即电子的,即电子的,即电子不能不能不能不能 在任意的轨道上运行。在任意的轨道上运行。在任意的轨道上运行。在任意的轨道上运行。rn n =n n n n 2 2 2 2 r1 1 波尔原子理论 1.1.电子运动的不连续性体现在轨道的跃迁上。电子运动的不连续性体现在轨道的跃迁上。电子运动的不连续性体现在轨
7、道的跃迁上。电子运动的不连续性体现在轨道的跃迁上。2.2.电子能量的不连续性体现在能量的改变是一份电子能量的不连续性体现在能量的改变是一份电子能量的不连续性体现在能量的改变是一份电子能量的不连续性体现在能量的改变是一份 一份的一份的一份的一份的,每份是:每份是:每份是:每份是:E E E E2 2 E E1 1 h h r r1 1 r r2 2 r r3 3 r r4 4 r rn n 能级图1 E E1 11 nE E(量子数量子数)(能级能级)2 E E2 2E E3 33 4 E E4 40 eV (-13.6-13.6)(-3.4-3.4)(-1.51-1.51)(-0.85-0.8
8、5)放出放出放出放出 吸收吸收吸收吸收 10.21.890.66(基态基态)(第一第一激发态激发态)(第二第二激发态激发态)原子的状态与电子的轨道、能级都是原子的状态与电子的轨道、能级都是 一一对应的。一一对应的。在某两个确定能级间辐射出来的光子(能在某两个确定能级间辐射出来的光子(能在某两个确定能级间辐射出来的光子(能在某两个确定能级间辐射出来的光子(能量)与吸收的光子(能量)是相同的。量)与吸收的光子(能量)是相同的。量)与吸收的光子(能量)是相同的。量)与吸收的光子(能量)是相同的。能能级级图图 基态能级:基态能级:基态能级:基态能级:E E1 1 13.6 13.6 eVeV能级计算一
9、.一.定态能级的计算:定态能级的计算:定态能级的计算:定态能级的计算:E En n =E E1 1 /n/n/n/n 2 2 2 2 (n n =1 1 1 1,2 2 2 2,3 3 3 3,)记记 二二二二.能级差的计算:能级差的计算:能级差的计算:能级差的计算:E E E E2 2 E E1 1 【可求得跃迁时辐射或吸收的能量(或光子的频率)可求得跃迁时辐射或吸收的能量(或光子的频率)可求得跃迁时辐射或吸收的能量(或光子的频率)可求得跃迁时辐射或吸收的能量(或光子的频率)】h 三三三三.可能轨道计算:可能轨道计算:可能轨道计算:可能轨道计算:rn n =n n n n 2 2 2 2 r
10、1 1 (n n =1 1 1 1,2 2 2 2,3 3 3 3,)可能辐射或吸收的光子数目计算:可能辐射或吸收的光子数目计算:可能辐射或吸收的光子数目计算:可能辐射或吸收的光子数目计算:C22kk 原子光谱知识高高高高 压压压压 电电电电 源源源源 光光光光谱谱谱谱管管管管内充低压气体内充低压气体内充低压气体内充低压气体分光镜分光镜分光镜分光镜 H H H H(可见光区可见光区可见光区可见光区)每种原子都有自己特定的光谱线每种原子都有自己特定的光谱线 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
11、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:玻玻尔尔理理论论能能够够十十分分圆圆满满地地解解释释氢氢光光谱谱并并且且预预言言了了氢氢原原子子辐辐射射电电磁磁波波谱谱的的问问题题,其其成成功功之之处处在在于于引引进进了了量量子子化化的的观观点点;但但是是,在在解解释释其其它它原原子子光光谱谱时时遇遇到到了了很很大大的的困困难难,因因为为玻玻尔尔理理论论过过多多地地保保留留了了经经典典理理论论。牛牛顿顿力力学学只只适适用用于于低低速速运运动动(相相对对于于光光速速)的的宏宏观观物物体体,对对于于微微观观
12、粒粒子子的的运运动动,牛牛顿顿力力学学不不适适用用了了。+r 电子云薛定鄂模型薛定鄂模型氢原子中的电子云氢原子中的电子云对对于于宏宏观观质质点点,只只要要知知道道它它在在某某一一时时刻刻的的位位置置和和速速度度以以及及受受力力情情况况,就就可可以以应应用用牛牛顿顿定定律律确确定定该该质质点点运运动动的的轨轨道道,算算出出它它在在以以后后任任意意时时刻刻的的位位置置和和速度。速度。对对电电子子等等微微观观粒粒子子,牛牛顿顿定定律律已已不不再再适适用用,因因此此不不能能用用确确定定的的坐坐标标描描述述它它们们在在原原子子中中的的位位置置。玻玻尔尔理理论论中中说说的的“电电子子轨轨道道”实实际际上上
13、也也是是没没有有意意义义的的。更更加加彻彻底底的的量量子子理理论论认认为为,我我们们只只能能知知道道电电子子在在原原子子核核附附近近各各点点出出现现的的概概率率的的大大小小。在在不不同同的的能能量量状状态态下下,电电子子在在各各个个位位置置出出现现的的概概率率是是不不同同的的。如如果果用用疏疏密密不不同同的的点点子子表表示示电电子子在在各各个个位位置置出出现现的的概概率率,画画出出图图来来,就就像像一一片片云云雾雾一一样样,可可以以形形象象地地称称之之为为电子云。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
14、发生了大角度散射B粒粒子子散散射射实实验验的的结结果果说说明明了了带带正正电电的的物物质质只只占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粒粒子子散散射射实实验验的的结结果果否否定定了了汤汤姆姆生生给给出出的的原原子子“枣糕模型枣糕模型”ABD2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
15、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BC3如如图图是是类类氢氢结结构构的的氦氦离离子子能能级级图图。已已知知基基态态的的氦氦离离子子能能量量为为E1=-54.4eV。在在具具有有下下列列能能量量的的光光子中,能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是子中,能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是()A40.8eVB41.0eVC43.2eVD54.4eVEE4E3E2E10-3.4eV-6.0eV-13.6eV-54.4eVAD4右右图图为为汞汞原原子子的的能能级级图图,一一个个总总能能量量为为
16、9eV的的自自由由电电子子,与与处处于于基基态态的的汞汞原原子子发发生生碰碰撞撞后后(不不计计汞汞原原子子动动量量的的变变化化),电电子子剩剩下下的的能能量量可可能能为为(碰碰撞系统无能量损失)撞系统无能量损失)()A.0.2eV B.1.3eVC.2.3eVD.5.5eVn=2n=3n=4n=1-5.5eV-2.7eV-1.6eV-10.4eVAB5图图1所所示示为为氢氢原原子子的的四四个个能能级级,其其中中E1为为基基态态,若若一一群群氢氢原原子子A处处于于激激发发态态E2,一一群群氢氢原原子子B处处于于激激发态发态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
17、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E4E4E3E2E1图图1B6.氢氢原原子子在在某某三三个个相相邻邻能能级级间间跃跃迁迁时时,可可发发出出三三种种不不同同波波长长的的辐辐射射光光。已已知知其其中中的的两两个个波波长长分分别别为为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.12B.12C.D.CD解见下页解见下页解:解:由玻尔原子模型的跃迁假设由玻
18、尔原子模型的跃迁假设E初初E终终h及及c/可得:可得:E3E2E1123所以得:所以得:故故C选项正确选项正确另一种情况另一种情况:E3E2E1132所以得:所以得:D选项也正确。选项也正确。7、子子与与氢氢原原子子核核(质质子子)构构成成的的原原子子称称为为氢氢原原子子(hydrogenmuonatom),它它在在原原子子核核物物理理的的研研究究中中有有重重要要作作用用。图图为为氢氢原原子子的的能能级级示示意意图图。假假定定光光子子能能量量为为E的的一一束束光光照照射射容容器器中中大大量量处处于于n=2能能级级的的氢氢原原子子,氢氢原原子子吸吸收收光光子子后后,发发出出频频率率为为1、2、3
19、、4、5、和和6的的光光,且且频频率率依依次次增增大大,则则E等等于于 ()A、h(3-1)B、h(5+6)C、h3D、h4n23451E(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率
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