原子物理概念省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

十五、原子和原子核十五、原子和原子核 内内 容容 要求要求 说说 明明 102粒子散射试验原子核式结构103氢原子能级结构光子发射和吸收104氢原子电子云105原子核组成天然放射现象射线、射线、射线衰变半衰期106原子核人工转变核反应方程放射性同位素及其应用107放射性污染和防护108核能质量亏损爱因斯坦质能方程109重核裂变链式反应核反应堆110轻核聚变可控热核反应111人类对物质结构认识 第1页第十四章第十四章 原子和原子核原子和原子核第2页 一原子结构一原子结构(一一)原子核式结构原子核式结构1.电子发觉，使人们认识到原子含有复杂结构。电子发觉，使人们认识到原子含有复杂结构。第3页汤式模型第4页2.a粒子散射试验现象：粒子散射试验现象：绝大多数绝大多数a粒子穿过金铂后仍能沿着原来方向粒子穿过金铂后仍能沿着原来方向 进行前进；进行前进；少数少数a粒子发生较大偏转；粒子发生较大偏转；个别个别a粒子偏转角超出粒子偏转角超出900;有甚至近有甚至近1800。第5页散射演示第6页 原子核式结构原子核式结构:在原子中心有一个很小核叫原子核，原子在原子中心有一个很小核叫原子核，原子全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电电子在核外空间里绕原子核旋转。里，带负电电子在核外空间里绕原子核旋转。原子核所带单位正电荷数等于核外电子数。原子核所带单位正电荷数等于核外电子数。原子半径大约是原子半径大约是10-10m，原子核大小大约为原子核大小大约为10 15 10-14m第7页 3.玻尔原子结构模型玻尔原子结构模型(1)定态假说：定态假说：原子只能处于一系列不连续能量状态中，在这些状态中原子原子只能处于一系列不连续能量状态中，在这些状态中原子是稳定，电子即使绕原子核运动，但并不向外辐射能量。这些是稳定，电子即使绕原子核运动，但并不向外辐射能量。这些状态叫做定态。状态叫做定态。(2)能级跃迁假说：能级跃迁假说：原子从一个能量状态跃迁到另一个能量状态时，它辐原子从一个能量状态跃迁到另一个能量状态时，它辐射或吸收射或吸收一定频率一定频率光子能量由两个定态能量差决定，光子能量由两个定态能量差决定，即光子能量即光子能量 hr=E初初-E终终(3)轨道半径假说：轨道半径假说：原子不一样能量状态跟电子沿不一样轨道绕核运动相原子不一样能量状态跟电子沿不一样轨道绕核运动相对应。原子定态是不连续，所以电子可能轨道也是不对应。原子定态是不连续，所以电子可能轨道也是不连续。连续。第8页 4.氢原子能级：氢原子能级：原子各定态能量值叫做原子能级。对于氢原子，原子各定态能量值叫做原子能级。对于氢原子，其能级公式为其能级公式为 En=E1/n2 ；E1=-13.6ev 对应轨道半径关系为：对应轨道半径关系为：rn=n2r1；r1=0.5310-10m第9页、光谱分析：、光谱分析：（1 1）、光谱：按一定次序排列彩色光带。）、光谱：按一定次序排列彩色光带。（2 2）、光谱分析：因为每一个元素都有自己特征谱线，）、光谱分析：因为每一个元素都有自己特征谱线，所以能够依据光谱来判别物质和确定它化学组成。这所以能够依据光谱来判别物质和确定它化学组成。这种方法叫做光谱分析。种方法叫做光谱分析。（3 3）、光谱分析原理：利用发射光谱和吸收光谱）、光谱分析原理：利用发射光谱和吸收光谱（4 4）、光谱分析应用：发觉新元素和研究天体化学组）、光谱分析应用：发觉新元素和研究天体化学组成。成。第10页光谱第11页纳吸收光谱纳吸收光谱第12页.练习题练习题 1 氢原子核外电子由一个轨道跃迁到另一个轨道时，氢原子核外电子由一个轨道跃迁到另一个轨道时，可能发生情况是可能发生情况是()A 放出光子，动能降低，电势能增加。放出光子，动能降低，电势能增加。B 放出光子，动能增加，电势能降低。放出光子，动能增加，电势能降低。C 吸收光子，动能降低，电势能增加。吸收光子，动能降低，电势能增加。D 吸收光子，动能增加，电势能降低。吸收光子，动能增加，电势能降低。B第13页二原子核二原子核天然放射现象天然放射现象（1）.三种射线：三种射线：a 射线：射线：为氦核为氦核(42He)流流,电离本事最强电离本事最强,穿透本事最小。穿透本事最小。射线：射线：为电子为电子(0-1e)流，电离本事较强，穿透本事较强。流，电离本事较强，穿透本事较强。r射线：射线：波长很短电磁波波长很短电磁波,其电离本事最弱其电离本事最弱,穿透本事最强。穿透本事最强。第14页2.原子核衰变原子核衰变原子核符号：原子核符号：AZ X A-原子核质量数原子核质量数；Z-原子核电荷数；原子核电荷数；X-元素符号元素符号(1)衰变法则：衰变法则：a衰变：衰变：AZ X A 4Z-2Y+42He 衰变：衰变：AZ X A Z+1Y+0-1e(2)半衰期：半衰期：放射性元素原子核有半数发生衰变所需要时间。放射性元素原子核有半数发生衰变所需要时间。第15页 3.原子核组成原子核组成(1)原子核人工转变：原子核人工转变：原子核在其它粒子作用下转变成为另一个原子核。原子核在其它粒子作用下转变成为另一个原子核。(a)发觉质子核反应方程发觉质子核反应方程(1911)147N+42He 178 O +11H(卢瑟夫）卢瑟夫）(b)发觉质中子核反应方程（发觉质中子核反应方程（1932）94 Be+42He 12 6C+10n（查德威克）（查德威克）第16页中子发觉中子发觉第17页 (c)放射性同位素放射性同位素同位素：同位素：含有相同质子数和不一样中子数原子核互成为同位素。含有相同质子数和不一样中子数原子核互成为同位素。人工放射性发觉：人工放射性发觉：(1934)2713Al+42He 3015 P +10n3015 P 30 14Si+0+1e (小居里夫妇）小居里夫妇）放射性同位素应用：放射性同位素应用：利用它射向；作为示踪原子利用它射向；作为示踪原子。第18页 (2).原子核组成：原子核组成：原子核由：原子核由：Z个质子和个质子和(A-Z)个中子组成个中子组成 质子质子(11 P)；中子；中子(10 n)A-核子数（中子与质子数之和）核子数（中子与质子数之和）(3).核反应方程：核反应方程：核反应过程中恪守质量数和电荷数守恒：核反应过程中恪守质量数和电荷数守恒：ab A+cdB efC+ghD a+c=e+g b+d=f +h第19页 三三 核能计算核能计算1.核力：核力：为核子之间作用力。为核子之间作用力。其特点为强作用短程引力；其特点为强作用短程引力；作用范围作用范围2.010-15m,只在相邻核子之间发生作用只在相邻核子之间发生作用。第20页2.核能：核能：(1)核能计算：核能计算：核子结合成原子核时释放能量或原子核分解成核子结合成原子核时释放能量或原子核分解成核子时吸收能量为核能。核子时吸收能量为核能。E=mC2m=m1-m2 ,1u=931.5MeVm1-核反应前总质量核反应前总质量,m2-核反应后总质量核反应后总质量(2)核能获取路径：核能获取路径：重核裂变：重核裂变：23592U+10n 13654 Xe +9038Sr+10 10n 轻核聚变：轻核聚变：21H+31H 42 He +10n第21页