【江苏成人高考】高起点物理--原子物理

原子物理

1.卢瑟福的核式结构模型（行星式模型）

α粒子散射实验：是用α粒子轰击金箔，结果是绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大的偏转。这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。

卢瑟福由α粒子散射实验提出：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间运动。

由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10^-15m。

2.玻尔模型（引入量子理论，量子化就是不连续性，整数n叫量子数。）

⑴玻尔的三条假设（量子化）

①轨道量子化r_n=n²r₁r₁=0.53×10^-10m

②能量量子化：E₁=-13.6eV

★③原子在两个能级间跃迁时辐射或吸收光子的能量hν=E_m-E_n

⑵从高能级向低能级跃迁时放出光子；从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于碰撞（用加热的方法，使分子热运动加剧，分子间的相互碰撞可以传递能量）。原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子；而从某一能级到被电离可以吸收能量大于或等于电离能的任何频率的光子。（如在基态，可以吸收E ≥13.6eV的任何光子，所吸收的能量除用于电离外，都转化为电离出去的电子的动能）。

2、天然放射现象

⑴.天然放射现象----天然放射现象的发现，使人们认识到原子核也有复杂结构。

⑵.各种放射线的性质比较

3、核反应

①核反应类型

⑴衰变：α衰变：（核内）

β衰变：（核内

γ衰变：原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级。

⑵人工转变：（发现质子的核反应）

（发现中子的核反应）

⑶重核的裂变： 在一定条件下（超过临界体积），裂变反应会连续不断地进行下去，这就是链式反应。

⑷轻核的聚变：（需要几百万度高温，所以又叫热核反应）

所有核反应的反应前后都遵守：质量数守恒、电荷数守恒。（注意：质量并不守恒。）

②.半衰期

放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫半衰期。（对大量原子核的统计规律）计算式为：N表示核的个数 ，此式也可以演变成 或，式中m表示放射性物质的质量，n 表示单位时间内放出的射线粒子数。以上各式左边的量都表示时间t后的剩余量。

半衰期由核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关。

③.放射性同位素的应用

⑴利用其射线：α射线电离性强，用于使空气电离，将静电泄出，从而消除有害静电。γ射线贯穿性强，可用于金属探伤，也可用于治疗恶性肿瘤。各种射线均可使DNA发生突变，可用于生物工程，基因工程。

⑵作为示踪原子。用于研究农作物化肥需求情况，诊断甲状腺疾病的类型，研究生物大分子结构及其功能。

⑶进行考古研究。利用放射性同位素碳14，判定出土木质文物的产生年代。

一般都使用人工制造的放射性同位素（种类齐全，各种元素都有人工制造的放射性同位。半衰期短，废料容易处理。可制成各种形状，强度容易控制）。

4、核能

（1）核能------核反应中放出的能叫核能。

（2）质量亏损---核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫做质量亏损。

★（3）质能方程-----爱因斯坦的相对论指出：物体的能量和质量之间存在着密切的联系，它们的关系是：

E = mc²，这就是爱因斯坦的质能方程。

质能方程的另一个表达形式是：ΔE=Δmc²。以上两式中的各个物理量都必须采用国际单位。在非国际单位里，可以用1u=931.5MeV。它表示1原子质量单位的质量跟931.5MeV的能量相对应。

在有关核能的计算中，一定要根据已知和题解的要求明确所使用的单位制。

（4）.释放核能的途径

凡是释放核能的核反应都有质量亏损。核子组成不同的原子核时，平均每个核子的质量亏损是不同的，所以各种原子核中核子的平均质量不同。核子平均质量小的，每个核子平均放的能多。铁原子核中核子的平均质量最小，所以铁原子核最稳定。凡是由平均质量大的核，生成平均质量小的核的核反应都是释放核能的。