原子物理atom03aa
原子的核式结构模型 课件
知识点一 α 粒子的散射实验
提炼知识 1．汤姆孙的原子模型． 汤姆孙于 1898 年提出了原子模型，他认为原子是一 个球体、正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子 镶嵌在球中．
在汤姆孙的原子模型中小圆点代表正电荷，大圆点 代表电子．
汤姆孙的原子模型被称为西瓜模型或枣糕模型，该 模型能解释一些实验现象，但后来被 α 粒子散射实验否 定了．
答案：C
名师点评 α 粒子散射实验是物理学发展史上的一个重要的实 验．这个实验的结果使人们关于物质结构的观念发生了 根本性变化，从而否定了汤姆孙原子结构的枣糕模型， 导致了卢瑟福核式结构模型的确立．
子的核式结构模型．如图所示中虚线表示原子核所形成 的电场的等势线，实线表示一个 α 粒子的运动轨迹．在 α 粒子从 a 运动到 b、再运动到 c 的过程中，下列说法中正 确的是( )
A．动能先增大，后减小 B．电势能先减小，后增大 C．电场力先做负功，后做正功，总功等于零 D．加速度先变小，后变大 解析：在 α 粒子从 a 运动到 b 的过程中，电场力做
2．α 粒子散射实验． (1)α 粒子：是从放射性物质中发射出来的快速运动 的粒子，实质是失去两个电子的氦原子核，带两个单位 电荷，质量为氢原子质量的 4 倍． (2)实验结果． 绝大多数 α 粒子穿过金箔后，基本沿原方向前进． 少数 α 粒子发生大角度偏转，偏转角大于 90°，甚至 有的被反向弹回．
3．实验的注意事项． (1)整个实验过程在真空中进行． (2)α 粒子是氦原子核，体积很小，金箔需要做得很 薄，α 粒子才能穿过． (3)使用金箔的原因是金的延展性好，可以做很薄， 可认为只有一层金原子．另外一点就是金的原子序数大， α 粒子与金核间的库仑斥力大，偏转明显．
学习_清北厦门原子物理
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最大散射角的估算
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原子物理
原子的结构与模型 波粒二象性与量子力学
原子核的性质 守恒律与粒子之间的相互作用
原子的结构与原子的模型
• 基于α粒子散射实验的卢瑟福核式结构模 型
• 正核电外荷集Zee 中在卢瑟福模型极小的原子核中，Zee电子在玻尔模型
• 基于氢原子光谱实验规律的玻尔原子模型
α粒子散射实验
• Thosmon的葡萄干布丁原子模型 • 1909年，Geiger和Marsden发现，用α粒
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【公式】原子物理 – i叨咕物理
【公式】原子物理– i叨咕物理一、原子光谱1.氢原子光谱巴尔末公式：\(\dfrac{1}{\lambda }=R\left( \dfrac{1}{2^{2}}- \dfrac{1}{n^{2}} \right )\left ( n=3,4,5,\cdots \right )\)其中\(\lambda\)是波长，\(n\)只能取整数，\(R=1.10\times 10^{7}m^{-1}\)，称为里德伯常量。
在可见光区内，氢气放电管有四条谱线，分别用\(H_{\alpha },H_{\beta },H_{\gamma },H_{\delta }\)表示，其间距越来越小，波长\(\lambda\)只能取分立值，满足巴尔末公式。
2.巴尔末公式的理解(1)巴尔末公式是巴尔末对可见区氢原子光谱的四条谱线的分析总结出来的。
（2）\(n\)值越小，波长越长，\(n=3\)时波长最长。
(3)公式表明氢原子光谱的波长不是连续的，只能取离散值。
二、波尔的原子模型1.轨道量子化轨道半径公式：\(r_{n}=n^{2}r_{1}(n=1,2,3,\cdots)\)轨道最小半径：\(r_{1}=0.53\times 10^{-10}m\)电子周期性地围绕原子核运动，不辐射电磁波。
这些状态是稳定的。
2.氢原子能级公式：\(E_{n}=\dfrac{1}{n^{2}}E_{1}(n=1,2,3,\cdots)\)其中\(E_{1}=-13.6eV\)为基态能量，其他为激发态，分别为\(E_{2}=-3.4eV\)，\(E_{3}=-1.51eV\cdots \cdots\)3.光子的吸收和发射频率条件：\(h\nu =E_{m}-E_{n}(m> n)\)电子在能级之间的跃迁会吸收或释放能量。
以光子的形式，吸收或发射光子的频率取决于两个能级之间的能量差。
三、原子的结构1.质子的发现方程式（1919年，卢瑟福)：\(_{7}^{14}\textrm{N}+_{2}^{4}\textrm{He}\rightarrow _{8}^{17}\textrm{O}+_{1}^{1}\textrm{H}\)2.中子的发现方程式(1932年，查德威克）：\(_{4}^{9}\textrm{Be}+_{2}^{4}\textrm{He}\rightarrow _{6}^{12}\textrm{C}+_{0}^{1}\textrm{n}\)3.放射性同位素的发现方程式（1934年，居里夫妇）：\(_{13}^{27}\textrm{Al}+_{2}^{4}\textrm{He}\rightarrow _{15}^{30}\textrm{P}+_{0}^{1}\textrm{n}\)\(_{15}^{30}\textrm{P}\rightarrow_{14}^{30}\textrm{Si}+_{1}^{0}\textrm{e}\)四、原子核衰变1.\(\alpha\)衰变\(_{Z}^{A}\textrm{X}\rightarrow _{Z-2}^{A-4}\textrm{X}+_{2}^{4}\textrm{He}\)2.\(\beta\)衰变\(_{Z}^{A}\textrm{X}\rightarrow_{Z+1}^{A}\textrm{X}+_{-1}^{0}\textrm{e}\)3.原子剩余数量公式：\(N=N_{0}(\dfrac{1}{2})^{n}\)4.原子剩余质量公式：\(m=m_{0}(\dfrac{1}{2})^{n}\)其中，\(n=\dfrac{t}{\tau}\)，\(\tau\)为半衰期。
2019高考物理知识点之原子结构与原子核
高考物理知识点之原子结构与原子核考试要点基本概念一、原子模型1．J ．J 汤姆生模型（枣糕模型）——1897年发现电子，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）α粒子散射实验是用α粒子轰击金箔，结果：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粒子散射实验提出模型：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 。
3．玻尔模型（引入量子理论） （1）玻尔的三条假设（量子化）①轨道量子化：原子只能处于不连续的可能轨道中，即原子的可能轨道是不连续的②能量量子化：一个轨道对应一个能级，轨道不连续，所以能量值也是不连续的，这些不连续的能量值叫做能级。
在这些能量状态是稳定的，并不向外界辐射能量，叫定态③原子可以从一个能级跃迁到另一个能级。
原子由高能级向低能级跃迁时，放出光子，在吸收一个光子或通过其他途径获得能量时，则由低能级向高能级跃迁。
原子在两个能级间跃迁时辐射或吸收光子的能量12E E h -=γ（量子化就是不连续性，n 叫量子数。
）α粒子散射实验卢瑟福玻尔结构α粒子氢原子的能级图n E /eV∞ 0 1 -13.62 -3.43 4 -0.853 E 1E 2E 3（2）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）。
（3）玻尔理论的局限性。
原子物理轨道知识
原子轨道原子轨道（Atomic orbital）是单电子薛定谔方程的合理解ψ（x，y，z)。
若用球坐标来描述这组解，即ψ（r，θ，φ)=R(r)·Y(θ，φ)，这里R(r)是与径向分布有关的函数，称为径向分布函数，用图形描述就是原子轨道的径向分布函数；Y(θ，φ)是与角度分布有关的函数，用图形描述就是角度分布函数。
1简介原子轨道（英语：atomic orbital），又称轨态，是以数学函数描述原子中电子似波行为[1][2]。
此波函数可用来计算在原子核外的特定空间中，找到原子中电子的机率，并指出电子在三维空间中的可能位置[1][3]。
“轨道”便是指在波函数界定下，电子在原子核外空间出现机率较大的区域。
具体而言，原子轨道是在环绕着一个原子的许多电子（电子云）中，个别电子可能的量子态，并以轨道波函数描述。
电子的原子与分子轨道，依照能阶排序现今普遍公认的原子结构是波耳氢原子模型：电子像行星，绕着原子核（太阳）运行。
然而，电子不能被视为形状固定的固体粒子，原子轨道也不像行星的椭圆形轨道。
更精确的比喻应是，大范围且形状特殊的“大气”（电子），分布于极小的星球（原子核）四周。
只有原子中存在唯一电子时，原子轨道才能精准符合“大气”的形状。
当原子中有越来越多电子时，电子越倾向均匀分布在原子核四周的空间体积中，因此“电子云”[4]越倾向分布在特定球形区域内（区域内电子出现机率较高）。
早在1904年，日本物理学家长冈半太郎首度发表电子以类似环绕轨道的方式在原子内运转的想法[5]。
1913年，丹麦物理学家尼尔斯·波耳提出理论，主张电子以固定的角动量环绕着体积极小的原子核运行[6]。
然而，一直到1926年、量子力学发展后，薛定谔方程式才解释了原子中的电子波动，定下关于新概念“轨道”的函数[1][7]。
由于这个新概念不同于古典物理学中的轨道想法，1932年美国化学家罗伯特·马利肯提出以“轨道”（orbital）取代“轨道”（orbit）一词[8]。
高三物理最新教案(高三物理原子物理复习教案精品)-
高三物理最新教案（高三物理原子物理复习教案精品）-第14章原子物理学1，原子模型1。
汤姆森模型(枣高模型)汤姆森发现电子，使人们认识到原子具有复杂的结构2.卢瑟福的核结构模型(行星模型)α粒子散射实验用α粒子轰击金箔。
结果，绝大多数α粒子在穿过金箔后基本上继续沿原始方向运动，但少数α粒子经历了大的偏转。
这表明原子的正电荷和质量必须集中在一个非常小的原子核上。
卢瑟福通过α粒子散射实验提出:在原子的中心有一个非常小的原子核，叫做原子核。
所有正电荷和几乎所有质量的原子都集中在原子核内，带负电荷的电子在原子核外的空间移动根据α粒子散射实验的实验数据，还可以估计出核大小的数量级为10-15m3.玻尔模型(量子理论的介绍，量子化是不连续的，整数n叫做量子数玻尔的三个假设(量子化)(1)轨道量子化rn = n2r1 = 0.53× 10-10m (2)能量量子化:en？E21n E1 =-13.6 eV∨0.4-0.853-1.51 e22-3.4 E1③在两个能级之间跃迁期间原子辐射或吸收的光子的能量Hν= EM-ENE31-13.6氢原子(2)的能级图在从高能级跃迁到低能级时发射光子从低能级到高能级的转变可能是由于光子的吸收，也可能是由于碰撞(通过加热，分子的热运动增强，分子之间的相互碰撞可以传递能量)当原子从低能级跃迁到高能级时，它们只能吸收一定频率的光子。
然而，从某个能级到任何频率的光子，其被电离吸收的能量大于或等于电离能量(例如，在基态，E ≥13.6eV的任何光子都可以被吸收，吸收的能量转化为电离电子的动能，电离除外)玻尔理论的局限性由于量子理论(轨道量子化和能量量子化)的引入，玻尔理论成功地解释了氢谱定律然而，因为它保留了太多的经典物理理论(牛顿第二定律、向心力、库仑力等)。
)，它在解释其他原子的光谱时遇到了很大的困难。
例1。
容器中处于基态的氢原子被具有光子能量的单色光照射停止照射后，发现容器中的氢气可以释放三种不同频率的光子，其频率由低到高依次为ν1、ν2和ν3。
高三物理《原子和原子核公式》必备知识点
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原子和原子核公式总结
α粒子散射试验结果a)大多数的α粒子不发生偏转;少数α粒子发生了较大角度的偏转;极少数α粒子出现大角度的偏转
原子核的大小：10-15～10-14，原子的半径约10-10
光子的发射与吸收：原子发生定态跃迁时,要辐射一定频率的光子:hν=E初-E末{能级跃迁｝
原子核的组成：质子和中子，{A=质量数=质子数+中子数，Z=电荷数=质子数=核外电子数=原子序数〔见第三册P63〕｝
天然放射现象：α射线、β射线、γ射线、α衰变与β衰变、半衰期。
γ射线是伴随α射线和β射线产生的〔见第三册P64〕
爱因斯坦的质能方程:E=c2{E:能量，:质量，c:光在真空中的速度｝
核能的计算ΔE=Δc2{当Δ的单位用g时，ΔE的单位为j;当Δ用原子质量单位u时，算出的ΔE单位为uc2;1uc2=931.5eV｝〔见第三册P72〕。
注：
常见的核反应方程要求掌握;
熟记常见粒子的质量数和电荷数;
质量数和电荷数守恒,依据实验事实,是正确书写核反应方程的关键;
其它相关内容:氢原子的能级结构〔见第三册P49〕/氢原子的电子云〔见第三册P53〕/放射性同位数及其应用、放射性污染和防护〔见第三册P69〕/重核裂变、链式反应、链式反应的条件、核反应堆〔见第三册P73〕/轻核聚变、可控热核反应〔见第三册P77〕/人类对物质结构的认识。
原子物理学三章课后习题答案
第一章．原子的基本状况1. 若卢瑟福散射用的α粒子是放射性物质镭C'放射的，其动能为7.68×106电子伏特.散射物质是原子序数Z=79的金箔.试问散射角θ=1500所对应的瞄准距离b 多大？解：根据卢瑟福散射公式：222cot42Mv b Zeθπε= 而动能212k E mv =则20222cot442k E Mv b b Ze Zeθπεπε== 由此，瞄准距离为20cot 24kZe b E θπε=其中：79Z =12-1-108.854210A s V m ε-=⨯⋅⋅⋅191.6021910e C -=⨯0150θ=, 0cotcot 750.26802θ==3.14159π=6197.687.6810 1.6021910k E MeV J -==⨯⨯⨯得到：219215022126190cot 79(1.6021910)cot 4(4 3.141598.854210)(7.6810 1.6021910)k Ze b m E οθπε---⨯⨯==⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯153.969710m -=⨯2.已知散射角为θ的α粒子与散射核的最短距离为2202121()(1)4sin mZe r Mv θπε=+,试问上题α粒子与散射的金原子核之间的最短距离m r 多大？解：2min202121()(1)4sin Ze r Mv θπε=+ 2min0211()(1)4sin k Ze r E θπε=+ 其中，0150θ=, 0sinsin 750.965932θ==把上题各参数代入，得到192min12619179(1.6021910)1(1)4 3.141598.8542107.6810 1.60219100.96593r m ---⨯⨯=⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯⨯143.014710m -=⨯4. 钋放射的一种α粒子的速度为71.59710⨯米/秒，正面垂直入射于厚度为710-米、密度为41.93210⨯3/公斤米的金箔。
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1 把一个白低黑花的瓷盘放到火炉内烧，高温下瓷盘的白底 和深色花纹哪一部分显得更亮？
基尔霍夫定律：在热平衡情况下，物体的辐射本领与吸收本领成正 比，即
Rν (T ) F ( ν, T ) ( ν, T )
其中F(n,T )是一个与物体无关的普适函数。 基尔霍夫定律表明，一个好的吸收体也是一个好的发射体。红外夜视Biblioteka 象3 如何测太阳表面温度？
方法一：测出太阳辐射的光 谱分布曲线，利用维恩位移 定律
Ro
mT b
即可计算出温度。
o
m
方法二：测出地面上接收到的太阳的辐 射光强 I (即单位面积上的光功率)，由 斯特藩-玻尔兹曼定律
d
2 14
d I T 2 2 2 以及 4 D R 4 d I D
R T 4
D 地球
由此可知高温下瓷盘 的深色花纹部分会显 得更亮。
室温下的反射
高温下的自身辐射
2 估算人体热辐射最强的波长，若人眼能感受红外线，会有 什么后果？
mT b, b 2.898 10 mK
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b 2.898 103 mK m 9.35 106 m=9.35μm T 310K