原子物理复习PPT原子物理复习PPT
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高考物理精讲ppt课件【专题17】原子物理和动量(57页)
守恒定律，得
m2v0＝(m1＋m2)v
设两球碰撞后上升的最大高度为h，由机械能守恒得
m2 2 R m1＋m22
答案 (1)BDE (2)(ⅰ) 2gR m2 2 R (ⅱ) m1＋m22
2.(1) (多选)下列说法正确的是(
)
A.对黑体辐射的研究表明：随着温度的升高，辐射强度的最 大值向波长较长的方向移动 B.电子的衍射图样表明实物粒子也具有波动性 C.β射线是原子核外电子高速运动形成的
根据爱因斯坦的质能方程 ΔE＝Δmc2 得 ΔE＝(m1－m2－m3)c2. ②根据动量守恒定律：m2v－m3vTh＝0 m2 2 Th 核的速度为：vTh＝ v( v 也算对). m3 117
234 4 238 234 4 (2)① 238 U → Th ＋ He( 或 U → Th ＋ 92 90 2 92 90 2 He ＋ γ) m2 2 2 (m1－m2－m3)c ② v( v 也算对) m3 117
14C具有放射性，能够自发地进行β衰变，
因此在考古中可利用14C来测定年代
E.光电效应实验中，遏止电压与入射光的频率有关
(2)如图1所示，内壁光滑半径为R的圆形轨道，
固定在竖直平面内.质量为m1的小球静止在轨
道最低点，另一质量为m2的小球(两小球均可
视为质点)从内壁上与圆心O等高的位置由静止
释放，运动到最低点时与m1发生碰撞并粘在一
率的光子
1 14 (2)速度为v0的中子 0n击中静止的氮核 7N ，生成碳核12 6C和另一
种新原子核，已知 12 6C 与新核的速度方向与碰撞前中子的速度 方向一致，碰后 12 6C核与新核的动量之比为2∶1.
①写出核反应方程.
12 ②求 6C与新核的速度各是多大？
原子物理学杨福家ppt课件
如果两个平面的距离是 d asin
n 2d cos 2asin cos asin 2 asin
n a sin ——布拉格公式。
因此由加速电压就可以求得波长。将波长带入布拉 格关系式中，得
n1.226 a sin
Ek
E1 2 k
n 1.226
a sin
nk
所以上式中右端是一个常数的整数倍。式子表示， 当V值逐渐变化，其平方根等于一个常数的整数倍时，接 收器收到的电子数量应增加。这与实验结果符合得很好。
射的图样，并证明了测量准确度范围内 h p 的正确性。
实验原理
衍射图象
1937年，戴维逊和汤姆逊因电子的衍射现象，证实了 电子波而共同获得了诺贝尔物理学奖。
此后，琼森(Jonsson)实验作了大量电子的单缝、双 缝、三缝和四缝衍射实验。
单缝 双缝 三缝 四缝
基本 a 0 .3μ m d 1μ m 数据 V 5 0 kV 5 .0 1 0 3 n m
(2)当不变时，I与V的关系如 右图，当V改变时，I亦变；而 且随着V周期性的变化。
电子在晶体中的散射是射线 的一个特例，这时的散射平面既 是一个镜面，又是一个晶面，这 种面被称为布拉格面，所产生的 衍射又称为布拉格衍射。由两平 面衍射的波应该有相同的位相， 就是说两束波的波程差应该等于 波长的整数倍。
在玻尔理论中，原子中的电子的角动量、能量都只
能取一些值的整数倍，如电子轨道的角动量 L n ，
他认为这种整数现象是波的特征，如波的衍射现象。
在1923年9-10月，德布罗意一连写了三篇论文，提 到所有的物质粒子都具有波粒二象性，认为任何物体伴随 以波，而且不可能将物体的运动和波的传播分开。
给出粒子的动量p与这伴随着的波的波长λ之间的关 系为：
n 2d cos 2asin cos asin 2 asin
n a sin ——布拉格公式。
因此由加速电压就可以求得波长。将波长带入布拉 格关系式中，得
n1.226 a sin
Ek
E1 2 k
n 1.226
a sin
nk
所以上式中右端是一个常数的整数倍。式子表示， 当V值逐渐变化，其平方根等于一个常数的整数倍时，接 收器收到的电子数量应增加。这与实验结果符合得很好。
射的图样，并证明了测量准确度范围内 h p 的正确性。
实验原理
衍射图象
1937年，戴维逊和汤姆逊因电子的衍射现象，证实了 电子波而共同获得了诺贝尔物理学奖。
此后，琼森(Jonsson)实验作了大量电子的单缝、双 缝、三缝和四缝衍射实验。
单缝 双缝 三缝 四缝
基本 a 0 .3μ m d 1μ m 数据 V 5 0 kV 5 .0 1 0 3 n m
(2)当不变时，I与V的关系如 右图，当V改变时，I亦变；而 且随着V周期性的变化。
电子在晶体中的散射是射线 的一个特例，这时的散射平面既 是一个镜面，又是一个晶面，这 种面被称为布拉格面，所产生的 衍射又称为布拉格衍射。由两平 面衍射的波应该有相同的位相， 就是说两束波的波程差应该等于 波长的整数倍。
在玻尔理论中，原子中的电子的角动量、能量都只
能取一些值的整数倍，如电子轨道的角动量 L n ，
他认为这种整数现象是波的特征，如波的衍射现象。
在1923年9-10月，德布罗意一连写了三篇论文，提 到所有的物质粒子都具有波粒二象性，认为任何物体伴随 以波，而且不可能将物体的运动和波的传播分开。
给出粒子的动量p与这伴随着的波的波长λ之间的关 系为：
《原子物理学》PPT课件
R
40 2Z 1.44fmMeV/0.1nm 3105 Z rad
E (MeV)
E
15
1-2-3 解释 粒子散射实验(4)
• 带正电物质散射（汤氏模型）(4)
–电子对α粒子的偏转的贡献（对头撞）(1)
动量、动能守恒
m v0 m v1 meve ,
1 2
m v02
1 2
m v12
1 2
meve2
2
28
1-3-2 卢瑟福公式的推导 (3)
• 空心圆锥体的立体角 ~ d
ds 2 r sin rd ;
d
ds r2
2
sin d
2 b | db
A
|
a2d 16 Asin4
2
29
1-3-2 卢瑟福公式的推导 (4)
• 薄箔内有许多环: 核 ~ 环;
• 薄箔体积: At; 薄箔环数: Atn • 粒子打在Atn环上,散射角 相同
• 一个粒子打在薄箔
上被散射到 ~ -d
的几率
dp(
)
16
a2d
4
Asin
nAt
2
30
1-3-2 卢瑟福公式的推导 (5)
• N个粒子打在薄箔上测量到 ~ -d 的粒子数
dN
N a2d 16 A sin 4
nAt
ntN
1
4 0
Z1Z2e2 4E
2
d
sin4
2
2
• 微分截面(卢瑟福公式)
–重复散射也不会产生大角度
• 重复散射为随机, 平均之后不会朝一个方向 特别不会稳定地朝某一方向散射
–汤姆逊原子模型与实验不符!
18
40 2Z 1.44fmMeV/0.1nm 3105 Z rad
E (MeV)
E
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1-2-3 解释 粒子散射实验(4)
• 带正电物质散射（汤氏模型）(4)
–电子对α粒子的偏转的贡献（对头撞）(1)
动量、动能守恒
m v0 m v1 meve ,
1 2
m v02
1 2
m v12
1 2
meve2
2
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1-3-2 卢瑟福公式的推导 (3)
• 空心圆锥体的立体角 ~ d
ds 2 r sin rd ;
d
ds r2
2
sin d
2 b | db
A
|
a2d 16 Asin4
2
29
1-3-2 卢瑟福公式的推导 (4)
• 薄箔内有许多环: 核 ~ 环;
• 薄箔体积: At; 薄箔环数: Atn • 粒子打在Atn环上,散射角 相同
• 一个粒子打在薄箔
上被散射到 ~ -d
的几率
dp(
)
16
a2d
4
Asin
nAt
2
30
1-3-2 卢瑟福公式的推导 (5)
• N个粒子打在薄箔上测量到 ~ -d 的粒子数
dN
N a2d 16 A sin 4
nAt
ntN
1
4 0
Z1Z2e2 4E
2
d
sin4
2
2
• 微分截面(卢瑟福公式)
–重复散射也不会产生大角度
• 重复散射为随机, 平均之后不会朝一个方向 特别不会稳定地朝某一方向散射
–汤姆逊原子模型与实验不符!
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原子物理学 .ppt
7
• 由气体动理论知，1 mol 原子物质含有的原子数是
（阿伏伽德罗常数） • 因此可由原子的相对质量求出原子的质量,如最轻的氢
原子质量约为 1.671027 kg • 可估计出原子的半径是0.1nm(1010 m)量级。(这些是
其外部特征)
深层的问题：
原子的组分？ 原子的结构？ 原子的内部运动？ 原子各组分间的相互作用?
2
课程说明
• 原子物理学是20世纪初开始形成的一门学科，主要研究 物质结构的“原子”层次。原子物理学的发展导致量子 理论的发展，而量子力学又使原子物理学得以完善。
• 本课程注重智能方面的培养，力求讲清基本概念，而大 多数问题需经学生通过阅读思考去掌握。
• 本课程原则上采用SI单位制，同时在计算中广泛采用复
8
1.电子的发现
1833 年
1874 年1879 年 1881 年1897 年
1899 1年909 年
法拉弟电解定律：析出物质量正比于电解液电量 1mol一价离子所带电量为常数（法拉第常数）F
斯通尼（英）提出电荷的最小单位 e F NA
克鲁克斯(英)以实验说明阴极射线是带电粒子， 为电子的发现奠定基础 斯通尼命名电量子为电子
高真空放电管中的阴极 射线经狭缝约束后成一窄 束,窄束射线通过电场和磁 场后到达荧屏。从其偏转 判断所受电场力和磁场力, 从而算得电子的荷质比。
10
与真理“擦肩而过”的人们
• 在汤姆逊之前，赫兹（德）做的类似实验未发现 射线偏转（因高真空不易实现），误认为阴极射 线不带电。
• 休斯脱做过氢放电管中阴极射线偏转的研究，得 出阴极射线粒子的荷质比为氢离子的千倍以上， 但自己认为此结果是荒谬的，他认为射线粒子应 比氢原子大。
• 由气体动理论知，1 mol 原子物质含有的原子数是
（阿伏伽德罗常数） • 因此可由原子的相对质量求出原子的质量,如最轻的氢
原子质量约为 1.671027 kg • 可估计出原子的半径是0.1nm(1010 m)量级。(这些是
其外部特征)
深层的问题：
原子的组分？ 原子的结构？ 原子的内部运动？ 原子各组分间的相互作用?
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课程说明
• 原子物理学是20世纪初开始形成的一门学科，主要研究 物质结构的“原子”层次。原子物理学的发展导致量子 理论的发展，而量子力学又使原子物理学得以完善。
• 本课程注重智能方面的培养，力求讲清基本概念，而大 多数问题需经学生通过阅读思考去掌握。
• 本课程原则上采用SI单位制，同时在计算中广泛采用复
8
1.电子的发现
1833 年
1874 年1879 年 1881 年1897 年
1899 1年909 年
法拉弟电解定律：析出物质量正比于电解液电量 1mol一价离子所带电量为常数（法拉第常数）F
斯通尼（英）提出电荷的最小单位 e F NA
克鲁克斯(英)以实验说明阴极射线是带电粒子， 为电子的发现奠定基础 斯通尼命名电量子为电子
高真空放电管中的阴极 射线经狭缝约束后成一窄 束,窄束射线通过电场和磁 场后到达荧屏。从其偏转 判断所受电场力和磁场力, 从而算得电子的荷质比。
10
与真理“擦肩而过”的人们
• 在汤姆逊之前，赫兹（德）做的类似实验未发现 射线偏转（因高真空不易实现），误认为阴极射 线不带电。
• 休斯脱做过氢放电管中阴极射线偏转的研究，得 出阴极射线粒子的荷质比为氢离子的千倍以上， 但自己认为此结果是荒谬的，他认为射线粒子应 比氢原子大。
原子物理学全套精品课件
发现电子——汤姆逊栆糕模型——卢瑟福的 散射实验——否定了汤姆逊模型——无法解释大 角散射——卢瑟福提出核式结构模型——由卢瑟 福模型进一步推出散射理论——散射理论被实验 验证——卢瑟福提出核式结构模型正确。
三、学习原子物理学需要注意的问题：
1、掌握原子物理学研究问题的方法： 根据事实提出合理的假设，看这个 假设能否说明实验事实或与进一步的实验 事实相符或由此推出较深的理论，由进一 步的实验验证理论的正确性。这是一个理 论与实践多次反复的过程。
原子物理学
原子物理学绪论
一、原子物理课程说明
课程性质：原子物理学是物理学专业的一门重要的基础课程。 学时: 48
考试成绩构成说明： 期末考试成绩: 70% 30% 平时成绩（作业、出勤、学习态度、课堂提问）:
二、原子物理学的研究对象、内容、研究方法：
1、 原子物理学的研究对象 原子物理学属于近代物理学课程，它主要研究物质在原子 层次内： （1）由什么组成； （2）各种组成成分间有怎样的相互作用； （3）各物质是怎样的运动形态。 等理论，是研究物质微观结构的一门科学。
原子的半径r= 10-10m ∴研究的空间在10-10m数量级以下。
这导致微观世界与宏观世界有很大的不同。具体的 体现就是量子化现象。
2、研究内容：（原子物理、核物理） （1）原子物理部分： 从原子光谱入手研究价电子的运动规律 从元素周期律和X射线入手研究内层电子的排布和运动规律
（2）核物理部分 主要研究核的整体性质如：核力、核模型、核衰变、核反应、 核能的开发和利用及基本粒子的相关知识。
四、原子物理学的发展历史
原子物理学的发展可以分为几个时期： 1、古代的原子论： （1）古希腊的原子论 最具代表性的是公元前4世纪古希腊的哲学家留基伯 （Leucippus）和他的学生得莫克利特（Democritus）提出： 物质结构不是连续的而是分立的学说。他们认为物质是由 许多极小的简单的不可分割的微粒组成。这种微粒称为原子。 这只是一种假设没有试验依据。
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A.核子结合成原子核时，需吸收的能量
B.核子结合成原子核时，放出的能量
C.不同的核子结合成原子核时，所需吸收的能
量相同
D.使一个氘核分解成一个中子和一个质子时，
吸收的能量是一个恒定值
【例3】静止在匀强磁场中的 某放射性元素的核，放出一个 粒子，其速度方向与磁场方 向垂直，测得粒子和反冲核 轨道半径之比R∶r=30∶1，
0 X Z A Y 1 1 e
质子的发现：
二、人工转变
中子的发现：
14 7
9 4
4 1 N 2 He 17 O 8 1H
Be He C n
4 2 12 6 1 0
三、重核裂变：235U 1n 90Sr 136Xe 10 1n
92 0 38 54 0
【例】α 粒子散射实验中，当α 粒子最接近
原子核时，α 粒子符合下列的情况是（）
A.动能最小
B.势能最小
C.α 粒子与金原子核组成的系统的能量最小
D.所受原子核的斥力最大
大量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的 氢原子，观测到了一定数目的光谱线。调高电子 的能量再次进行观测，发现光谱线的数目原来增 加了5条。用△n表示两次观测中最高激发态的量 子数n之差，E表示调高后电子的能量。根据氢原 子的能级图可以判断，△n和E的可能值为
四、轻核聚变： 2 H ຫໍສະໝຸດ 3H1 1 He n
4 2 1 0
释放核能的 主要途径
【例】将天然放射性物质放入顶端开有小 孔的铅盒S里，放射线便从小孔中射出，沿 带电平行金属板A、B之间的中线垂直于电 场方向进入电场，轨道如图1７-2-1所示， 则轨迹 是射线，轨迹 是射线， 轨迹 是射线. 板带正电， 板 带负电.
原子物理
原子结构
一、认识的发展过程： 电子的发现 核式结构模型 玻尔理论 汤姆生的枣糕模型 α 粒子散射实验
核式结构与经典的电磁理论矛盾
1、核式结构模型
α粒子散射实
现象：（三点） 说明问题：
核式结构模型：原子核的大小：10-15~10-14m 2、玻尔理论 定态：能量量子化 跃迁条件：hν=E2--E1
A．△n＝1，13.22 eV＜ E＜13.32 eV B．△n＝2，13.22 eV＜E ＜13.32 eV C．△n＝1，12.75 eV＜E ＜13.06 eV D．△n＝2，12.75eV＜E ＜13.06 eV
n 7 6 5 4 3 2 E/eV －0.28 －0.38 －0.54 －0.85 －1.50 －3.40
则（ ）
A.粒子与反冲核的动量大小相等，方向相反
B.反冲核的原子序数为62
C.原来放射性元素的原子序数为62
D.反冲核与α 粒子的速度之比为1∶62
235 【例6】 92
139 56
U 受中子轰击时会发生裂变，产
94 36
Ba 和 Kr ，同时放出200兆电子伏特 生 的能量.现要建设发电能力是50万千瓦的核电
站，用铀235作为原子锅炉的燃料.假设核裂
变释放的能量全部被用来发电，那么一天需
要纯铀235的质量为多大？
1、中子和质子结合成氘核，同时释放出光子， 以下说发正确的是： A、反应后氘核质量一定小于反应前质子和 中子的质量之和。 B、反应前后的质量数不变，因而质量不变。 Li C、由核子组成原子核一定向外释放能量。 D、光子所具有的能量为∆mc2，其中∆m 为反应中的质量亏损，c为光子的能量。
6 3
2.关于核能，下列说法中正确的是（ ）
1
－13.60
原子核的组成
一、认识过程 天然的放射现象 预言中子存在 原子核可分 发现中子 卢瑟福发现质子
原子核的组成
二、组成
质子 中子
统称 核子
核能 质量亏损: M
核力
质能方程：E=MC2
核反应
三种射线：α、β、γ射线
一、天然衰变
衰变规律
α 衰变：
A β衰变：Z
A Z
4 4 X A Y Z 2 2 He