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【江蘇成人高考】高起点物理--原子物理

江蘇成人高考网www.jtgov.cn 發布時間: 2018年03月31日

原子物理

1.盧瑟福的核式結構模型(行星式模型)

α粒子散射實驗:是用α粒子轟擊金箔,結果是絕大多數α粒子穿過金箔後基本上仍沿原來的方向前進,但是有少數α粒子發生了較大的偏轉。這說明原子的正電荷和質量一定集中在一個很小的核上。

盧瑟福由α粒子散射實驗提出:在原子的中心有一個很小的核,叫原子核,原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子核裏,帶負電的電子在核外空間運動。

α粒子散射實驗的實驗數據還可以估算出原子核大小的數量級是10-15m。

【江蘇成人高考】高起点物理--原子物理2.玻爾模型(引入量子理論,量子化就是不連續性,整數n叫量子數。)

⑴玻爾的三條假設(量子化)

①軌道量子化rn=n2r1r1=0.53×10-10m

②能量量子化:【江蘇成人高考】高起点物理--原子物理E1=-13.6eV

 

 

原子在兩個能級間躍遷時輻射或吸收光子的能量=Em-En

⑵從高能級向低能級躍遷時放出光子;從低能級向高能級躍遷時可能是吸收光子,也可能是由于碰撞(用加熱的方法,使分子熱運動加劇,分子間的相互碰撞可以傳遞能量)。原子從低能級向高能級躍遷時只能吸收一定頻率的光子;而從某一能級到被電離可以吸收能量大于或等于電離能的任何頻率的光子。(如在基態,可以吸收E ≥13.6eV的任何光子,所吸收的能量除用于電離外,都轉化爲電離出去的電子的動能)。

2、天然放射現象

⑴.天然放射現象----天然放射現象的發現,使人們認識到原子核也有複雜結構。

⑵.各種放射線的性質比較

 

 

 

 

 

 

種類

本質

質量(u)

電荷(e

速度(c

電離性

貫穿性

α射線【江蘇成人高考】高起点物理--原子物理

氦核

4

+2

0.1

最強

最弱,紙能擋住

β射線 【江蘇成人高考】高起点物理--原子物理

電子

1/1840

-1

0.99

較強

較強,穿几mm铝板

γ射線

光子

0

0

1

最弱

最強,穿几cm铅版

3、核反應

①核反應類型

⑴衰變:α衰變:【江蘇成人高考】高起点物理--原子物理(核內【江蘇成人高考】高起点物理--原子物理

β衰變:【江蘇成人高考】高起点物理--原子物理(核內【江蘇成人高考】高起点物理--原子物理

γ衰變:原子核處于較高能級,輻射光子後躍遷到低能級。

⑵人工轉變:【江蘇成人高考】高起点物理--原子物理(發現質子的核反應)

【江蘇成人高考】高起点物理--原子物理(發現中子的核反應)

⑶重核的裂變: 【江蘇成人高考】高起点物理--原子物理 在一定條件下(超過臨界體積),裂變反應會連續不斷地進行下去,這就是鏈式反應。

⑷輕核的聚變:【江蘇成人高考】高起点物理--原子物理(需要幾百萬度高溫,所以又叫熱核反應)

所有核反應的反應前後都遵守:質量數守恒、電荷數守恒。(注意:質量並不守恒。)

②.半衰期

放射性元素的原子核有半數發生衰變所需的時間叫半衰期。(對大量原子核的統計規律)計算式爲:【江蘇成人高考】高起点物理--原子物理N表示核的個數 ,此式也可以演變成 【江蘇成人高考】高起点物理--原子物理【江蘇成人高考】高起点物理--原子物理,式中m表示放射性物質的質量,n 表示單位時間內放出的射線粒子數。以上各式左邊的量都表示時間t後的剩余量。

半衰期由核內部本身的因素決定,跟原子所處的物理、化學狀態無關。

③.放射性同位素的應用

⑴利用其射线:α射線電離性强,用于使空气电离,将静电泄出,从而消除有害静电。γ射線貫穿性强,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作爲示蹤原子。用于研究農作物化肥需求情況,診斷甲狀腺疾病的類型,研究生物大分子結構及其功能。

⑶進行考古研究。利用放射性同位素碳14,判定出土木質文物的産生年代。

一般都使用人工制造的放射性同位素(種類齐全,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------核反應中放出的能叫核能。

2)質量虧損---核子結合生成原子核,所生成的原子核的質量比生成它的核子的總質量要小些,這種現象叫做質量虧損。

3)質能方程-----愛因斯坦的相對論指出:物體的能量和質量之間存在著密切的聯系,它們的關系是:

E = mc2,这就是爱因斯坦的質能方程。

質能方程的另一个表达形式是:ΔE=Δmc2。以上兩式中的各個物理量都必須采用國際單位。在非國際單位裏,可以用1u=931.5MeV。它表示1原子質量單位的質量跟931.5MeV的能量相對應。

在有關核能的計算中,一定要根據已知和題解的要求明確所使用的單位制。

4).釋放核能的途徑

凡是釋放核能的核反應都有質量虧損。核子組成不同的原子核時,平均每個核子的質量虧損是不同的,所以各種原子核中核子的平均質量不同。核子平均質量小的,每個核子平均放的能多。鐵原子核中核子的平均質量最小,所以鐵原子核最穩定。凡是由平均質量大的核,生成平均質量小的核的核反應都是釋放核能的。


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