选修3-5原子物理讲义典型例题归纳

第十八章:原子物理与核物理

复习要点

1、了解玻尔原子理论及原子的核式结构。 2、了解氢原子的能级,了解光的发射与吸收机理。

3、了解天然放射现象,熟悉三种天然放射线的特性。

4、了解核的组成,掌握核的衰变规律,理解半衰期概念,掌握核反应过程中的两个守恒定律。 5、了解同位素及放射性同位素的性质和作用,了解典型的核的人工转变。

6、了解爱因斯坦质能方程,会利用核反应中的质量亏损计算核能。 7、了解核裂变与核聚变。

第一模块:原子的核式结构、波尔的原子模型 『夯实基础知识』

1、关于 粒子散射实验(英国物理学家卢瑟福完成,称做十大美丽实验之一)

(2) 粒子散射现象

①绝大多数 粒子几乎不发生偏转; ②少数 粒子则发生了较大的偏转;

③极少数 粒子发生了大角度偏转(偏转角度超过90°有的甚至几乎达到180°)。 (3)a粒子散射的简单解释。

①由于电子质量远远小于 粒子的质量(电子质量约为 粒子质量的1/7300),即使 粒子碰到电子,其运动方向也不会发生明显偏转,就象一颗飞行的子弹碰到尘埃一样,所以电子不可能使α粒子发生大角度散射。而只能是因为原子中除电子外的带正电的物质的作用而引起的;

②使 粒子发生大角度散射的只能是原子中带正电的部分,按照汤姆生的原子模型,正电荷在原子内是均均分布的, 粒子穿过原子时,它受到两侧正电荷的斥力有相当大一部分互相抵消,因而也不可能使 粒子发生大角度偏转,更不可能把 粒子反向弹回,这与 粒子散射实验的结果相矛盾,从而否定了汤姆生的原子模型。

③实验现象中, 粒子绝大多数不发生偏转,少数发生较大偏转,极少数偏转超过90 ,个别甚至被

(1) 粒子散射实验的目的、设计及设计思想。

弹回,都说明了原子中绝大部分是空的,带正电的

①目的:通过 粒子散射的情况获取关于原子结

物质只能集中在一个很少的体积内(原子核)。

构方面的信息。

其次,原子中除电子外的带正电的物质不应是均

②设计:在真空的环境中,使放射性元素钋放射

匀分布的(否则对所有的 粒子来说散射情况应该

出的 粒子轰击金箔,然后透过显微镜观察用荧光

是一样的),而“绝大多数”“少数”和“极少数” 粒子

屏接收到的 粒子,通过轰击前后 粒子运动情况

的行为的差异,充分地说明这部分带正电的物质只

的对比,来了解金原子的结构情况。

能高度地集中在在一个很小的区域内;再次,从这三部分行为不同的 粒子数量的差别的统计,不难

理解卢瑟福为什么能估算出这个区域的直径约为

10-14m。

2、原子的核式结构 (1)核式结构的具体内容:

在原子的中心有一个很小的核,叫做原子核,原

子的全部正电荷和几乎所有的质量都集中在原子核上,带负电的电子在核外空间绕核旋转。原子直径

③设计思想:与某一个金原子发生作用前后的a的数量级为10 10m,而原子核直径的数量级约为粒子运动情况的差异,必然带有该金原子结构特征

的烙印。搞清这一设计思想,就不难理解卢瑟福为10 15m。 什么选择了金箔做靶子(利用金的良好的延展性,

①在原子的中心有一个很小的原子核, 使每个 粒子在穿过金箔过程中尽可能只与某一个

金原子发生作用)和为什么实验要在真空环境中进②原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在原子行(避免气体分子对 粒子的运动产生影响)。 核里,

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