2025年高考原子物理

　　盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型（行星式模型）

　　α粒子散射實(shí)驗(yàn)：是用α粒子轟擊金箔，結(jié)果是絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前進(jìn)，但是有少數(shù)α粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)。這說明原子的正電荷和質(zhì)量一定集中在一個(gè)很小的核上。

　　盧瑟福由α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出：在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外空間運(yùn)動。

　　由α粒子散射實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還可以估算出原子核大小的數(shù)量級是10-15m。

　　2.玻爾模型（引入量子理論，量子化就是不連續(xù)性，整數(shù)n叫量子數(shù)。）

　　⑴玻爾的三條假設(shè)（量子化）

　　①軌道量子化rn=n2r1r1=0.53×10-10m

　　②能量量子化：E1=-13.6eV

　　★③原子在兩個(gè)能級間躍遷時(shí)輻射或吸收光子的能量hν=Em-En

　　⑵從高能級向低能級躍遷時(shí)放出光子；從低能級向高能級躍遷時(shí)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(yùn)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(shí)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(tài)，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(zhuǎn)化為電離出去的電子的動能）。

　　2、天然放射現(xiàn)象

　　⑴.天然放射現(xiàn)象----天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，使人們認(rèn)識到原子核也有復(fù)雜結(jié)構(gòu)。

　　⑵.各種放射線的性質(zhì)比較

　　種類本質(zhì)質(zhì)量（u）電荷（e）速度（c）電離性貫穿性

　　α射線

　　氦核4+20.1最強(qiáng)最弱，紙能擋住

　　β射線

　　電子1/1840-10.99較強(qiáng)較強(qiáng)，穿幾mm鋁板

　　γ射線光子001最弱最強(qiáng)，穿幾cm鉛版

　　3、核反應(yīng)

　　①核反應(yīng)類型

　　⑴衰變：α衰變：（核內(nèi)）

　　β衰變：（核內(nèi)）

　　γ衰變：原子核處于較高能級，輻射光子后躍遷到低能級。

　　⑵人工轉(zhuǎn)變：（發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)）

　　（發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)）

　　⑶重核的裂變：在一定條件下（超過臨界體積），裂變反應(yīng)會連續(xù)不斷地進(jìn)行下去，這就是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。

　　⑷輕核的聚變：（需要幾百萬度高溫，所以又叫熱核反應(yīng)）

　　所有核反應(yīng)的反應(yīng)前后都遵守：質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒。（注意：質(zhì)量并不守恒。）

　　②.半衰期

　　放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間叫半衰期。（對大量原子核的統(tǒng)計(jì)規(guī)律）計(jì)算式為：N表示核的個(gè)數(shù)，此式也可以演變成或，式中m表示放射性物質(zhì)的質(zhì)量，n表示單位時(shí)間內(nèi)放出的射線粒子數(shù)。以上各式左邊的量都表示時(shí)間t后的剩余量。

　　半衰期由核內(nèi)部本身的因素決定，跟原子所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。

　　③.放射性同位素的應(yīng)用

　　⑴利用其射線：α射線電離性強(qiáng)，用于使空氣電離，將靜電泄出，從而消除有害靜電。γ射線貫穿性強(qiáng)，可用于金屬探傷，也可用于治療惡性腫瘤。各種射線均可使DNA發(fā)生突變，可用于生物工程，基因工程。

　　⑵作為示蹤原子。用于研究農(nóng)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(jié)構(gòu)及其功能。

　　⑶進(jìn)行考古研究。利用放射性同位素碳14，判定出土木質(zhì)文物的產(chǎn)生年代。

　　一般都使用人工制造的放射性同位素（種類齊全，各種元素都有人工制造的放射性同位。半衰期短，廢料容易處理。可制成各種形狀，強(qiáng)度容易控制）。

　　4、核能

　　（1）.核能------核反應(yīng)中放出的能叫核能。

　　（2）.質(zhì)量虧損---核子結(jié)合生成原子核，所生成的原子核的質(zhì)量比生成它的核子的總質(zhì)量要小些，這種現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損。

　　★（3）.質(zhì)能方程-----愛因斯坦的相對論指出：物體的能量和質(zhì)量之間存在著密切的聯(lián)系，它們的關(guān)系是：

　　E=mc2，這就是愛因斯坦的質(zhì)能方程。

　　質(zhì)能方程的另一個(gè)表達(dá)形式是：ΔE=Δmc2。以上兩式中的各個(gè)物理量都必須采用國際單位。在非國際單位里，可以用1u=931.5MeV。它表示1原子質(zhì)量單位的質(zhì)量跟931.5MeV的能量相對應(yīng)。

　　在有關(guān)核能的計(jì)算中，一定要根據(jù)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(yīng)都有質(zhì)量虧損。核子組成不同的原子核時(shí)，平均每個(gè)核子的質(zhì)量虧損是不同的，所以各種原子核中核子的平均質(zhì)量不同。核子平均質(zhì)量小的，每個(gè)核子平均放的能多。鐵原子核中核子的平均質(zhì)量最小，所以鐵原子核最穩(wěn)定。凡是由平均質(zhì)量大的核，生成平均質(zhì)量小的核的核反應(yīng)都是釋放核能的。

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