3　氢原子光谱教学目标

周密计划，客观估计，精细研究，保障落实，坚定信念，必定成功

高二物理9

原子物理

原子物理重点知识总结

一、三种原子模型

1.汤姆生模型（枣糕模型）。

汤姆生发现了电子，使人们认识到原子有复杂结构。

2.卢瑟福的核式结构模型（行星式模型）。

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。原子大小的数量级为

，原子核大的数量级为

。

3.玻尔模型（适用于氢原子）。玻尔理论的圆满地解释了氢光谱，指出了辐射和吸收的对应关系，解开了原子为什么会发光，发射光谱和吸收光谱为什么都能作为光谱分析。

⑴玻尔的三条假设（量子化）：

①轨道量子化：

r1=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=Em-En 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吸收光子，也可是由于碰撞。

⑶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，都转化为电子的动能）。

⑷三个光子的能量为

E1 = E2 + E3；频率关系为ν1=ν2+ν3；而波长关系为

二、天然放射现象

1.天然放射现象的发现，使人们认识到原子核也有复杂结构。

2.放射线的性质

种

类

α射线

β射线

γ射线

本

质

氦核

电子

光子

质

量电

荷速

度电

离

贯

穿

性

（u）

（e）

（c）

性

4 1/1840 0 +2 -1 0 0.1 0.99 1 最强

较强

最弱

最弱，纸能挡住

较强，穿几mm铝板

最强，穿几cm铅版

。

三、核反应类型

⑴衰变：α衰变：

β衰变：

+β衰变：（核内（核内（核内）

）

）

1

*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：

⑶裂变：⑷聚变：（发现质子的核反应）

（发现中子的核反应）

（人工制造放射性同位素）

就是链式反应。

（需要几百万度高温，所以又叫热核反应）

四、核能

⑴核反应中放出的能叫核能。

⑵爱因斯坦质能方程：E = mc2 (ΔE=Δmc2) 。在非国际单位里，可以用1u=931.5MeV。

⑶凡是放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。

质量亏损是指核反应前后，物体的静质量亏损。反应中释放的能量是以光子辐射为主的。光子的静质量为零，但它有动质量。它的动质量正好等于以上核反应中中子和质子结合成氚核时亏损的质量。所以原子核的质量亏损并不违背质量守恒定律。

认为质量亏损是质量变成了能量，亏损的质量越多，质量变成的能量也越多，这种看法是极其错误的。物体的质量变化与物体的能量变化总是同时进行的，质量变大，能量也变大

⑷核电站（目前的核电站都是利用裂变反应）其主要组成部分有：

①核燃料——用铀棒（含3%-4%的浓缩铀）。

只吸收慢中子）。

②减速剂——用石墨、重水或普通水（③控制棒——用镉做成（镉吸收中子的能力很强）。

④冷却剂——用水或液态钠（把反应堆内的热量传递出去）。

五、放射性同位素

1.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。

2.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，用于金属探伤；各种射线均可用于生物工程，基因工程。

⑵作为示踪原子。

⑶进行考古研究。

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2006-----2011原子物理高考真题

(2006年)16．某核反应方程为H+H→He+X 。已知H的质量为2.0136u，H的质量为3.0180u，He的质量为4.0026u，X的质量为1.0087u。则正确的是

A．X是质子，该反应释放能量

B．X是中子，该反应释放能量

C．X是质子，该反应吸收能量

D．X是中子，该反应吸收能量

(2007年)16．关于天然放射现象，下列说法正确的是（

）

A．放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期

B．放射性物质放出的射线中，α粒子动能很大，因此贯穿物质的本领很强

C．当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生β衰变

D．放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出γ射线

(2008年)15．下列说法正确的是

A．γ射线在电场和磁场中都不会发生偏转

B．β射线比α射线更容易使气体电离 C．太阳辐射的能量主要来源于重核裂变

D．核反应堆产生的能量来自轻核聚变

(2009年)14.关于电磁波，下列说法正确的是

A.雷达是用X光来测定物体位置的设备

B.使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调

C.用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光

D.变化的电场可以产生变化的磁场

(2009年)18.氢原子能级的示意图如图所示，大量氢原子从n＝4的能级向n＝2的能级跃迁时辐射出可见光a，从n＝3的能级向n＝2的能级跃迁时辐射出可见光b，则（

）

A.氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出射线

B.氢原子从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时会辐射出紫外线

C.在水中传播时，a光较b光的速度小

D.氢原子在n＝2的能级时可吸收任意频率的光而发生电离

(2010年)15．下列说法正确的是

A．α粒子大角度散射表明α粒子很难进入原子内部

B．

氨原子跃迁发出的光从空气射入水时可能发生全反射

C．

裂变反应有质量亏损，质量数不守恒

D．γ射线是一种波长很短的电磁波

(2011年)18.氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为v1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为v2，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则

A. 吸收光子的能量为hv1 + hv2

B. 辐射光子的能量为hv1 + hv2

C. 吸收光子的能量为hv1 - hv2

D. 辐射光子的能量为hv2 – hv1

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原子物理题

1根据玻尔理论，在氢原子中，量子数n越大，则（

）

A. 电势能减少等于动能增大

B. 核外电子速度越小

C. 原子能级的能量越小

D. 原子的电势能越大

2，电路中所有元件完好，光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是（

）

A. 入射光太弱

B. 入射光波长太长

C. 光照时间短

D. 电源正负极接反

318．一个

23592U原子核在中子的轰击下发生一种可能的2351941裂变反应，其裂变方程为92U +0n→X+38Sr+20n，则下列叙述正确的是

A．X原子核中含有

86个中子

B．X原子核中含有

141个核子

C．因为裂变时释放能量，根据E=mc2，所以裂变后的总质量数增加

D．因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少

4为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n=4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光。关于这些光下列说法正确的是

A.最容易表现出衍射现象的光是由n=4能级跃迁到n=1能级产生的

B.频率最小的光是由n=2能级跃迁到n=1能级产生的

C.这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光

D.用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应

5．一个氡核22286Rn衰变成钋核21884Po并放出一个粒子，其半衰期为3.8天。1g氡经过7.6天衰变掉氡的质量，以及22286Rn衰变成21884Po的过程放出的粒子是

A．0.25g，a粒子

B．0.75g，a粒子

C．0.25g，β粒子

D．0.75g，β粒子

6.下列说法正确的是

A.157N+11H→126C+42He是a衰变方程

B.11H+21H→32He+γ是核聚变反应方程

C.23892U→23490Th+42He是核裂变反应方程

D.42He+2713Al→3015P+10n是原子核的人工转变方程

7下列关于原子和原子核的说法正确的是

A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分

B．玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化

C．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短

D．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固

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