原子物理
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10-15
m 。
1．在物理学发展史上，有一些定律或规律的发现，首先是通过推理论证建立理论，然后再由实验加以验证。下列叙述内容符合上述情况和是（ ）
A ．牛顿发现了万有引力，并测出引力常量的数值，从而验证了万有引力定律，
B ．爱因斯坦提出了量子理论，后来普朗克用光电效应实验提出了光子说，
C ．麦克斯韦提出电磁场理论并预言了电磁波存在，后来由赫兹用实验证实电磁波的存在
D ．汤姆生提出原子的核式结构学说，后来由卢瑟福用α粒子散射实验给予了验证
2.英国物理学家卢瑟福通过α粒子散射实验的研究提出了原子的核式结构学说，该学说包括的内容有（双选）
A. 原子的中心有一个很小的原子核
B. 原子核具有复杂的结构
C. 原子的质量几乎全部集中在原子核内
D. 原子核是由质子和中子组成的 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。）
（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
氢原子的能级图
n E /eV ∞ 0
4 -0.853
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。由于引进了量子理论（轨道量子化和能量量子化），玻尔理论成功地解释了氢光谱的规律。但由于它保留了过多的经典物理理论（牛顿第二定律、向心力、库仑力等），所以在解释其他原子的光谱上都遇到很大的困难。
3.下列说法正确的是（）
A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的裂变反应
B．卢瑟福的α粒子散射实验可以估测原子核的大小
C．大量氢原子从n＝4的激发态跃迁到n＝2的激发态时，可以产生4种不同频率的光子
D．一种元素的同位素具有相同的质子数和不同的中子数
4、下列对玻尔原子理论的说法中，不正确的是
A、玻尔原子理论继承了卢瑟福原子模型，但对原子能量和电子轨道引入了量子化假设
B、玻尔原子理论对经典电磁理论中关于做加速运动的电荷要辐射电磁波的观点，提出了电子在可能轨道上运动时不辐射电磁波的假设
C、玻尔原子理论用能量转化与守恒的观点建立了原子发光频率与原子能量变化之间的定量关系
D、玻尔原子理论保留了较多的经典物理理论，圆满解释了原子光谱
6。已知可见光的光子能量范围约为1.62eV-3.11eV. 一群氢原子处
于n＝4的激发态，则关于这些氢原子可能产生的光谱线，下列说法
中不正确的是
A.一共可能产生6条光谱线
B.可以产生二条在可见光区的光谱线
C.可以产生四条在红外区的光谱线
D.可以产生三条在紫外区的光谱线
7．氢原子的n=1、2、3、4各个能级的能量如图所示，一群氢原子处于n=4的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时（双选）
A．最多激发出3种不同频率的光子
B．最多激发出6种不同频率的光子
C．由n=4跃迁到n=1时发出光子的频率最小
D．由n=4跃迁到n=3时发出光子的频率最小
8．按照玻尔的理论，氢原子的能级是氢原子处于各个定态时的能量值，它包括氢原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能。当一个氢原子从n=4的能级向低能级跃迁时，下列说法正确的是（双选）Ａ．氢原子系统的电势能减小，电子的动能增加
Ｂ．氢原子系统的电势能减小，电子的动能减小
Ｃ．氢原子可能辐射６种不同波长的光
Ｄ．氢原子可能辐射３种不同波长的光
9、已知氢原子部分能级示意图如图1所示，则具有下列能量的光
子，能被处于基态的氢原子吸收的是（双选）
A．1.51eV
B．11.29eV
C．12.09eV
D．14.00eV
图
11.如图2所示，1、2、3、4为玻尔理论中氢原子最低的四个能级。用以下能量的光子照射基态的氢原子时，能使氢原子跃迁到激发态的是 A.1.51eV B.3.4eV C.10.2eV D.10.3eV
12.当氢原子由较高能级跃迁到较低能级时将 A .辐射光子,获得能量 B.吸收光子,获得能量 C.吸收光子,放出能量 D.辐射光子,放出能量
13．氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中
A.原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量增大
B.原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也减小
C.原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小，原子的能量增大
D.原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大，原子的能量增大 4．氢原子中的电子云
对于宏观质点，只要知道它在某一时刻的位置和速度以及受力情况，就可以应用牛顿定律确定该质点运动的轨道，算出它在以后任意时刻的位置和速度。
对电子等微观粒子，牛顿定律已不再适用，因此不能用确定的坐标描述它们在原子中的位置。玻尔理论中说的“电子轨道”实际上也是没有意义的。更加彻底的量子理论认为，我们只能知道电子在原子核附近各点出现的概率的大小。在不同的能量状态下，电子在各个位置出现的概率是不同的。如果用疏密不同的点子表示电子在各个位置出现的概率，画出图来，就像一片云雾一样，可以形象地称之为电子云。 二、天然放射现象
1．天然放射现象——天然放射现象的发现，使人们认识到原子核也有复杂结构。
1895年——汤姆生——电子 1896年——贝可勒尔——天然放射现象 1897年——伦琴——伦琴射线
大于等于83号元素的都具有天然放射性，小于83号的有的也具有天然放射性 2．各种放射线的性质比较
种 类 本 质 质量（u ） 电荷（e ） 速度（c ） 电离性 贯穿性 α射线 氦核 4 +2 0.1 最强 最弱，纸能挡住 β射线 电子 1/1840 -1 0.99 较强 较强，穿几mm 铝板 γ射线
光子
1
最弱
最强，穿几cm 铅版
三种射线在匀强磁场、匀强电场、正交电场和磁场中的偏转情况比较：
如⑴、⑵图所示，在匀强磁场和匀强电场中都是β比α的偏转大，γ不偏转；区别是：在磁场中偏转轨迹是圆弧，在电场中偏转轨迹是抛物线。⑶图中γ肯定打在O点；如果α也打在O点，则β必打在O 点下方；如果β也打在O点，则α必打在O点下方。
14.下列说法正确的是（双选）
A. 放射性元素的半衰期是指该元素大量的原子核中有半数发生衰变所需要的时间
B. 发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少4
C. β衰变的实质是原子核内的中子转化成质子从而放出电子
D. γ射线一般伴随α或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力和电离能力最强
15、α射线的速度约为光速度的10%，β射线的速度约为光速度的99%，γ射线是光子。如图1所示，某放射性元素同时放出α、β、γ三种射线，从区域正中央进入匀强电场或者匀强磁场，其中，三种粒子的运动轨迹都正确的是（双选）
3、半衰期
1、描述衰变的快慢
2、由核内部本身决定，与所处的物理和化学状态无关
3、是统计规律，少数原子核不存在该规律
4、n
N
N)
2
1
(
=n
m
m)
2
1
(
=
【例3】如图所示，是利用放射线自动控制铝板厚度的装
置。假如放射源能放射出α、β、γ三种射线，而根据设计，
该生产线压制的是3mm厚的铝板，那么是三种射线中的____射
线对控制厚度起主要作用。当探测接收器单位时间内接收到的
放射源
探测接收器
⑴⑵⑶
O
放射性粒子的个数超过标准值时，将会通过自动装置将M 、N 两个轧辊间的距离调节得_____些。
解：α射线不能穿过3mm 厚的铝板，γ射线又很容易穿过3mm 厚的铝板，基本不受铝板厚度的影
响。而β射线刚好能穿透几毫米厚的铝板，因此厚度的微小变化会使穿过铝板的β射线的强度发生较明显变化。即是β射线对控制厚度起主要作用。若超过标准值，说明铝板太薄了，应该将两个轧辊间的距离调节得大些。
三、核反应（核的变化，电荷数守恒，质量数守恒，质量并不守恒。 ）
（1）衰变：α衰变：
e 422349023892H Th U +→（核内He n 2H 24
21011→+） β衰变：
e Pa Th 012349123490-+→（核内e H n 011110-+→）
+β衰变：e Si P 0
130
1430
15+→（核内e n H 0
11
01
1+→）
γ衰变：原子核的能量也是不连续的，原子核放出射线后，核处于激发态，当它向低能级跃迁时，辐射γ光子。因此γ衰变是伴随着α、β衰变发生的。
（2）人工转变：H O He N 1
117842147+→+（卢瑟福发现质子的核反应）
n C He Be 1
01264294+→+（查德威克发现中子的核反应）
n P He Al 103015422713+→+ e Si P 0
130143015+→（小居里人工制造放射性同位素）
放射性同位素的应用
①利用其射线：α射线电离性强，用于使空气电离，将静电泄出，从而消除有害静电。γ射线贯穿
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。
②作为示踪原子。用于研究农作物化肥需求情况，诊断甲状腺疾病的类型，研究生物大分子结构及
其功能。
③进行考古研究。利用放射性同位素碳14，判定出土木质文物的产生年代。一般都使用人工制造的
放射性同位素（种类齐全，半衰期短，可制成各种形状，强度容易控制）。
（3）重核的裂变：
n 3Kr Ba n U 109236141561023592
++→+ 在一定条件下（超过临界体积），裂变反应会
连续不断地进行下去，这就是链式反应。 （4）轻核的聚变：n He H H 1
04
23
12
1+→+（需要几百万度高温，所以又叫热核反应） 【例4】关于放射性同位素应用的下列说法中正确的有 A ．放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到消除有害静电的目的
B ．利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视
C ．用放射线照射作物种子能使其DNA 发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种
D ．用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的危害
解：利用放射线消除有害静电是利用放射线的电离性，使空气分子电离成为导体，将静电泄出。
γ射线对人体细胞伤害太大，不能用来进行人体透视。作物种子发生的DNA 突变不一定都是有益的，还要经过筛选才能培育出优秀品种。用γ射线治疗肿瘤对人体肯定有副作用，因此要科学地严格控制剂量。本题选D 。 16．一个
U 23592
原子核在中子的轰击下裂变方程为n Sr X n U 1
0943810235922++→+，则下列说法不正确的是
A ．X 原子核中含有86个中子
B ．X 原子核中含有141个核子
C ．铀核裂变的产物是多种多样的，具有一定的偶然性
D ．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀235 17.一个
23592U
原子核在中子的轰击下发生一种可能的核反应为
23592U+10n →Z A
X+9438Sr +1
02n ，则下叙述正确
的是（双选）
A. X 原子核中含有86个中子
B. 该反应是核聚变反应
C. 由于该反应释放能量，根据E =mc 2
判断，反应后的总质量数增加 D. 虽然该反应出现质量亏损，但反应前后总质量数不变
18．近段时间，朝鲜的“核危机”引起了全世界的瞩目，其焦点问题就是朝鲜核电站采用的是轻水堆还是重水堆。因为重水堆核电站在发电的同时还可以产生研制核武器的钚239（U P 23994）这种U P 23994可由铀239（U
23992）经过衰变而产生，则（双选） A ． U P 23994与U 23992的核内具有相同中子数 B ． U P 23994与U 23992的核内具有相同核子数 C ． U 23992经过两次β衰变产生U P 23994 D ． U 23992经过1次α衰变产生U P 23994
19．一个
U 23592
原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为
2351941
92
03802U n X Sr n
+→++，则下列说法正确的是
A.X 的原子核中含有86个中子
B.X 的原子核中含有141个核子
C.因为裂变释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数减少
D.
U 23592
是天然放射性元素，它的半衰期约为7亿年，随着地球环境的不断变化，半衰期可能变短也可
能变长
20．惰性气体氡发生放射性衰变，放出α、β、γ射线，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是（ ）
A. 氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7. 6天后就一定剩下一个原子核了
B. β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的
C. γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力也最强
D.发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4
21．一个受激发的原子核放出γ射线以后，下列说法正确的是（ ） A ．原子核的质子数将发生改变 B ．原子核的中子数将发生改变 C ．原子核的质量数将发生改变 D ．原子核的质量将发生改变
22、俄罗斯联合核研究所的科学家在实验室里通过化学实验证明了门捷列夫元素周期表114号“超重”
元素的存在，该元素的“寿命”仅为半秒，其质量数为289，它的原子核经过多次衰变可变为铋209（209
83Bi ），关于这种“超重”元素，下面说法正确的是（双选） A ．它的核内中子数为289 B ．它的核内质子数为114
C ．它的原子核可能经过20次α衰变和9次β衰变后，变为铋209
D ．如果它形成中性原子，其核外电子数为175 23．下列核反应中产生的X 不是中子的是
A ．2341
12H H He X +→+ B ．234234
9091Th Pa X →+ C ．2351141
92
9205636
3U n Ba Kr x +→+
+
D ．94
12426Be He C X +→+
24．元素除天然的外，还可以通过合成的方法获得新的人造元素，如1996年德国的达姆施特重离子研究所就合成了一种新的人造元素，它是由Zn 70
30撞入一个
Pb 208
82
的原子核，并立即释放出一个中子后而形
成的，则该新元素的（双选）
Ａ．原子序数为113 Ｂ．原子序数为112 Ｃ．中子数为165 Ｄ．核子数为278
25.在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性知识的说法中正确的是（双选） A ．
23892
U 衰变成20682Pb 要经过6次β衰变和8次α衰变
B ． 氡的半衰期为3.8天，若有4个氡原子核，经过7.6天后就一定只剩下1个氡原子核
C ． 放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的
D ．β射线与γ射线一样是电磁波，但穿透本领远比γ射线弱
26．正电子发射计算机断层显象(PET)的基本原理是：将放射性同位素O 158注入人体，O 15
8在人体内衰
变放出的正电子与人体内的负电子相遇而湮灭转化为一对γ光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图象．根据PET 的原理，下列选项不正确的是
A ．O 158在人体内衰变的方程式是：e N O 0
1157158＋→
B ．正负电子湮灭的方程式是：γ20
101→+-e e
C ．在PET 中，O 15
8的主要用途是作为示踪原子 D ．在PET 中，O 15
8的主要用途是参与人体的代谢过程
四、核能
1．核能——核反应中放出的能叫核能。
2．质量亏损——核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫做质量亏损。
3．爱因斯坦质能方程：物体的能量和质量间存在着正比关系。比例系数为光速的平方。 2mc E = 2
mc E ?=?
（在非国际单位里，可以用1Uc 2
=931.5MeV 。它表示1原子质量单位的质量跟931.5MeV 的能量相对应。）
4．释放核能的途径
凡是释放核能的核反应都有质量亏损。核子组成不同的原子核时，平均每个核子的质量亏损是不同的，所以各种原子核中核子的平均质量不同。核子平均质量小的，每个核子平均放的能多。铁原子核中核子的平均质量最小，所以铁原子核最稳定。凡是由平均质量大的核，生成平均质量小的核的核反应都是释放核能的。
27、下图中有四幅图片，涉及到有关物理学发展历史的四个重大发现，则下列的有关说法中，不正确的是：
A、X光是居里夫人最先发现的。
B、天然放射性是贝克勒尔最先发现的。
C、法拉第发现了磁生电的方法和规律。
D、为了维护世界和平，1964年10月16日,我国第一颗原子弹爆炸成功．核能的利用得益于质能方程,质能方程在世界上得到了的广泛应用,正影响着今天的世界,因此被称为改变世界的方程。
28．关于爱因斯坦质能方程，有下列几种理解，其中正确的是（双选）
A．质量为m的煤，完全燃烧放出的能量为ｍc2 ；
B．质量为m的物体，具有的能量为ｍc2 ；
C．α粒子的质量为m，因此在α衰变中放出的能量为ｍc2 ；
D．核反应中若质量亏损为m，则该反应中释放的核能为ｍc2 ．
29．设质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，那么，当一个质子和一个中子结合成氘核时，所释放的能量是（真空中的光速为c）
Ａ、m2c2 Ｂ、(m1＋m2)c2
Ｃ、(m3－m2－m1)c2 Ｄ、(m1＋m2－m3)c2
5．核反应堆
目前的所有正式运行的核电站都是应用裂变发电的。
核反应堆的主要组成是：
（1）核燃料。用浓缩铀（能吸收慢中子的铀235占3%~4%）。
（2）减速剂。用石墨或重水（使裂变中产生的中子减速，以便被铀235吸收）。
（3）控制棒。用镉做成（镉吸收中子的能力很强）。
（4）冷却剂。用水或液态钠（把反应堆内的热量传输出去用于发电，同时使反应堆冷却，保证安全）。
（5）水泥防护层。用来屏蔽裂变产物放出的各种射线。
6．粒子物理学
到19世纪末，人们认识到物质由分子组成，分子由原子组成，原子由原子核和电子组成，原子核由质子和中子组成。
20世纪30年代以来，人们认识了正电子、μ子、K介子、π介子等粒子。后来又发现了各种粒子的反粒子（质量相同而电荷及其它一些物理量相反）。
现在已经发现的粒子达400多种，形成了粒子物理学。按照粒子物理理论，可以将粒子分成三大类：媒介子、轻子和强子，其中强子是由更基本的粒子——夸克组成。从目前的观点看，媒介子、轻子和夸克是没有内部结构的“点状”粒子。
用粒子物理学可以较好地解释宇宙的演化。
30．以下是力学中的三个实验装置，由图可知这三个实验共同的物理思想方法是 ( )
A．极限的思想方法 B．放大的思想方法
C．控制变量的方法 D．猜想的思想方法
31、在学习物理过程中，物理学史也成为一个重要的资源，通过学习大师们进行科学研究的方法有助于提高同学们的科学素养。本题所列举的科学家都是为物理学发展做出突出贡献的人物。下面列举的事例中正确的是
A、居里夫妇用α粒子轰击铝箔时发现电子
B、卢瑟福的原子核式结构学说成功地解释了氢原子的发光现象
C、麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，赫兹用实验方法给予了证实
D、是爱因斯坦发现了光电效应现象，普朗克为了解释光电效应的规律，提出了光子说
32．在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步。在对以下几位物理学家所作科学贡献的叙述中，正确的说法是（）（双选）
A．库仑发现了电流的磁效应
B．普朗克成功地解释了光电效应现象
C．法拉第发现了磁场产生电流的条件和规律
D．牛顿提出的万有引力定律奠定了天体力学的基础
33．下列说法正确的是（双选）
A．奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应现象
B．爱因斯坦提出了量子理论，普朗克提出了光子说
C．汤姆生提出原子的核式结构学说，后来卢瑟福用 粒子散射实验给予了验证
D．牛顿发现了万有引力，并总结得出了万有引力定律，卡文迪许用实验测出了引力常数
34．在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步。在对以下几位物理学家所作科学贡献的叙述中，正确的说法是（）（双选）
A．伽利略认为力是维持物体运动的原因
B．牛顿总结出了万有引力定律并测出了万有引力常量的数值
C．法拉第发现了磁场产生电流的条件和规律
D．安培最早发现了磁场能对电流产生作用
显示玻璃瓶受力形变
显示桌面受力形变测定引力常数
35. 在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步。对以下几位物理学家所作的科学贡献的叙述中，正解的说法是（双选）
A. 麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在
B. 卡文迪许巧妙地利用扭秤装置，第一次在实验室里测出了万有引力常量的数值
C. 安培提出了磁场对运动电荷的作用力公式
D. 库仑总结并确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用规律
36.人类在探索自然规律的过程中总结了许多科学的方法，如等效代替法、控制变量法、理想实验法、转换法等。在下列研究中，运用转换法进行研究的是
A.欧姆在研究电流与电压、电阻的关系时，先保持电阻不变研究电流与电压的关系，再保持电压不变研究电流与电阻的关系
B.伽利略用理想斜面实验得出力不是维持物体运动的原因的结论
C.卡文迪许用扭称实验测出了万有引力常数
D.奥斯特通过放在通电直导线下方的小磁针发生偏转，得出通电导线的周围存在磁场的结论
37．下列说法中正确的是（双选）
A.开普勒通过对天体运动的长期观察，发现了行星运动三定律
B.牛顿运动定律可以适应于以接近光速的速度运动的物体
C.查德威克通过实验发现了中子
D.楞次发现了电磁感应定律
38、下列陈述中，请把符合事实的选出来：
A、法拉第发现的电磁感应现象使人类的文明跨进了电气化时代
B、第一个提到“动量守恒定律”的是英国科学家牛顿
C、氢原子从基态跃到激发态，可放出能量
D、核力与万有引力都是只有引力，没有斥力
原子物理 一、波粒二象性 1、热辐射：一切物体均在向外辐射电磁波.这种辐射与温度有关。故叫热辐射. 特点：1）物体所辐射的电磁波的波长分布情况随温度的不同而不同；即同时辐射各种波长的电磁波,但某些波长的电磁波辐射强度较强，某些较弱,分布情况与温 度有关。 2)温度一定时，不同物体所辐射的光谱成分不同。 2、黑体：一切物体在热辐射同时,还会吸收并反射一部分外界的电磁波。若某种物体，在热辐射的同时能够完全吸收入射的各种波长的电磁波，而不发生反射，这种物体叫做黑体(或绝对黑体)。在自然界中，绝对黑体实际是并不存在的，但有些物体可近似看成黑体，例如，空腔壁上的小孔. 热辐射特点吸收反射特点 一般物体辐射电磁波的情况与温度，材 料种类及表面状况有关既吸收，又反射，其能力与材料的种类及入射光波长等因素有关 黑体辐射电磁波的强度按波长的 分布只与黑体温度有关完全吸收各种入射电磁波，不反射 黑体辐射的实验规律： 1)温度一定时，黑体辐射的强度，随波长分布有一个极大值。 2）温度升高时，各种波长的辐射强度均增加。 3）温度升高时，辐射强度的极大值向波长较短方向移动。 4、能量子：上述图像在用经典物理学解释时与该图像存在严重的不符（维恩、瑞利的解释)。普朗克认为能量的辐射或者吸收只能是一份一份的．这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子．ν εh =) 10 63 .6 (34叫普朗克常量 s J h? ? =-.由量子理论得出的结果与黑体的辐射强度图像吻合的非常完美，这印证了该理论的正确性.
5光电效应：在光的照射下，金属中的电子从金属表面逸出的现象.发射出来的电子叫光电子。光电效应由赫兹首先发现。 爱因斯坦指出： ① 光的能量是不连续的，是一份一份的，每一份能量子叫做一个光子．光子的能量为 ε＝h ν，其中h=6。63×10－34 J ·s 叫普朗克常量，ν是光的频率; ② 当光照射到金属表面上时，一个光子会被一个电子吸收,吸收的过程是瞬间的（不超过10-9 s ).电子在吸收光子之后，其能量变大并向金属外逃逸，从而产生光电效应现象； ③ 一个电子只能吸收一个光子，不会有一个电子连续吸收多个光子的情况,该过程需要克服金属内部原子束缚做功（逸出功W 0，其大小与金属材料有关），然后才有可能从金属表面飞出。因此在只有当一个光子能量较大时，电子才会将其吸收并从金属内部飞出,否则电子无法克服原子束缚从金属中逸出。由能量守恒可得光电效应方程： 0W h E k -=ν ④ 决定能否发生光电现象的决定因素是极限频率而不是光的强度。光的强度只会影响从金属中逸出的电子数目。能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(极限频率）．截止频率的大小与金属种类有关。光的强度：单位时间内垂直照射到金属表面单位面积上入射光中光子总数目. 若ν≥c ν，无论光照强度如何也会有光电效应现象产生 若ν＜c ν，则无论怎样增加光照强度,也不会有光电效应产生 知识拓展之光电管的伏安特性曲线:在光照条件不变时,若正向电压升高,则电路中的光电流会随之变大，当正向电压调到某值后电路中的电流不再增加，该电流叫饱和电流。饱和电流大小反映了入射光的强度(光子数目）。在光照条件不变时，若反向电压升高，则电路中的光电流会随之变小，当反向电压达到某值后，电路中的电流变为零,这个电压叫遏止电压。遏止电压只与入射光频率有关. e W e h U c 0 -=ν0(W h E k -=ν由） 得出和00W h eU E eU c k c -=-=-ν
高考考点：原子物理考 点分析一、历史人物及相关成就 1、汤姆生：发现电子，并提出原子枣糕模型——说明原子可再分 2、卢瑟福： 粒子散射实验— —说明原子的核式结构模型 发现质子 3、查德威克：发现中子 4、约里奥.居里夫妇：发现正电子 5、贝克勒尔：发现天然放射
现象——说明原子核可再分6、爱因斯坦：质能方程2mc E=， 2 mc E? = ? 7、玻尔：提出玻尔原子模型，解释氢原子线状光谱8、密立根：油滴实验——测 量出电子的电 荷量 二、核反应的 四种类型 类型可 控 性 核反应 例 衰 变 α衰 变 自 发 β衰 变 自 发
人工转变人 工 控 制 H o He N1 1 17 8 4 2 14 7 + → +卢 瑟福 发现质子 n C He Be1 12 6 4 2 9 4 + → +查 德威 克发现中子 n P He l1 30 15 4 2 27 13 A+ → +约里 奥.居里夫妇 e Si P0 1 30 14 30 15 + →发
重核裂变比较容易进行人工控制 轻核聚除 变氢 弹 外 无 法 控 制 提醒： 1、核反应过程一般都是不可逆的，所以核反
应方程只能用单箭头表示反应方向，不能用等号连接。2、核反应的生成物一定要以实验事实为基础，不能凭空只依据两个守恒定律杜撰出生成物来写出核 反应方程 3、核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，遵循电荷数守恒 三、三种射线比较 种 类
速 度 0.1c 0.99c C 在电磁场中偏转与a射 线反向 偏转 不偏转 贯穿本领最弱， 用纸能 挡住 较强， 穿透几 毫米的 铝板 最强， 穿透几 厘米的 铅板 对 空 气 的 电 离 作 用 很强较弱
高中物理光学原子物理知识要点精编W O R D 版 IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】
光学 一、光的折射 2．光在介质中的光速：n=n/n 1．折射定律：n=nnn大角 nnn小角 3．光射向界面时，并不是全部光都发生折射，一定会有一部分光发生反射。 4．真空/空气的n等于1，其它介质的n都大于1。 5．真空/空气中光速恒定，为n=3×108m/s，不受光的颜色、参考系影响。光从真空/空气中进入介质中时速度一定变小。 6．光线比较时，偏折程度大（折射前后的两条光线方向偏差大）的光折射率n大。 二、光的全反射 1．全反射条件：光由光密（n大的）介质射向光疏（n小的）介质；入射角大于或等于临界角C，其求法为nnn n=n 。 n 2．全反射产生原因：由光密（n大的）介质，以临界角C射向空气时，根据折射定律，空气中的sin角将等于1，即折射角为90°；若再增大入射角，“sin空气角”将大于1，即产生全反射。 3．全反射反映的是折射性质，折射倾向越强越容易全反射。即n越大，临界角C越小，越容易发生全反射。 4．全反射有关的现象与应用：水、玻璃中明亮的气泡；水中光源照亮水面某一范围；光导纤维（n大的内芯，n小的外套，光在内外层界面上全反射）
三、光的本质与色散 1．光的本质是电磁波，其真空中的波长、频率、光速满足n=nn（频率也可能用n表示），来源于机械波中的公式n=n/n。 2．光从一种介质进入另一种介质时，其频率不变，光速与波长同时变大或变小。 3．将混色光分为单色光的现象成为光的色散。不同颜色的光，其本质是频率不同，或真空中的波长不同。同时，不同颜色的光，其在同一介质中的折射率也不同。 4．色散的现象有：棱镜色散、彩虹。 5．红光和紫光的不同属性汇总如下：
原子物理知识点总结全 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
原 子 物 理 一、卢瑟福的原子模型——核式结构 1.1897年,_________发现了电子.他还提出了原子的______________模型. 2.物理学家________用___粒子轰击金箔的实验叫__________________。 3.实验结果: 绝大部分α粒子穿过金箔后________;少数α粒子发生了较大的偏转; 极少数的α粒子甚至被____. 4.实验的启示：绝大多数α粒子直线穿过，说明原子内部存在很大的空隙； 少数α粒子较大偏转，说明原子内部集中存在着对α粒子有斥力的正电荷； 极个别α粒子反弹，说明个别粒子正对着质量比α粒子大很多的物体运动时，受到该物体很大的斥力作用． 5.原子的核式结构: 卢瑟福依据α粒子散射实验的结果，提出了原子的核式结构：在原子中心有一个很小的核，叫________， 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绕核旋转． 例1:在α粒子散射实验中,卢瑟福用α粒子轰击金箔,下列四个选项中哪一项属于实验得到的正确结果: A.α粒子穿过金箔时都不改变运动方向 B.极少数α粒子穿过金箔时有较大的偏转,有的甚至被反弹 C.绝大多数α粒子穿过金箔时有较大的偏转 D.α粒子穿过金箔时都有较大的偏转. 例2:根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。如图1-1所示表示了原子核式结构模型的α粒子散射图景。图中实线表示α粒子的运动轨迹。其中一个α粒子在从a 运动到b 、再运动到c 的过程中（α 粒子在b 点时距原子核最近），下列判断正确的是（ ） A ．α粒子的动能先增大后减小 B ．α粒子的电势能先增大后减小 C ．α粒子的加速度先变小后变大 D ．电场力对α粒子先做正功后做负功 二 玻尔的原子模型 能级 1．玻尔提出假说的背景——原子的核式结构学说与经典物理学的矛盾： ⑴按经典物理学理论，核外电子绕核运动时，要不断地辐射电磁波，电子能量减小，其轨道半径将不断减小，最终落于原子核上，即核式结构将是不稳定的，而事实上是稳定的． ⑵电子绕核运动时辐射出的电磁波的频率应等于电子绕核运动的频率，由于电子轨道半径不断减小，发射出的电磁波的频率应是连续变化的，而事实上，原子辐射的电磁波的频率只是某些特定值。 为解决原子的核式结构模型与经典电磁理论之间的矛盾，玻尔提出了三点假设，后人称之为玻尔模型． 2．玻尔模型的主要内容： ⑴定态假说：原子只能处于一系列__________的能量状态中，在这些状态中原子是_______的，电子虽然绕核运动，但不向外辐射能量．这些状态叫做________． ⑵ 跃迁假说：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两定态的能量差决定，即________________. ⑶轨道假说：原子的不同能量状态对应于______子的不同轨道.原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的． 3．氢原子的能级公式和轨道公式 原子各定态的能量值叫做原子的能级，对于氢原子，其能级公式为:______________； 对应的轨道公式为：12r n r n 。其中n 称为量子数，只能取正整数.E 1=-13.6eV ，r 1=0.53×10-10m ． 原子的最低能量状态称为_______，对应电子在离核最近的轨道上运动； 图1-1 a b c 原子核 α粒子
力学知识结构图
匀变速直线运动 基本公式：V t =V 0+at S=V 0t+21 at 2 as V V t 22 02 += 2 0t V V V += 运动的合成与分解 已知分运动求合运动叫运动的合成，已知合运动求分运动叫运动的分解。运动的合成与分解遵守平行四边形定则 平抛物体的运动 特点：初速度水平，只受重力。 分析：水平匀速直线运动与竖直方向自由落体的合运动。 规律：水平方向 Vx = V 0，X=V 0t 竖直方向 Vy = gt ，y = 22 1gt 合 速 度 V t = ,2 2y x V V +与x 正向夹角tg θ= x y V v 匀速率圆周运动 特点：合外力总指向圆心（又称向心力）。 描述量：线速度V ，角速度ω，向心加速度α，圆轨道半径r ，圆运动周期T 。 规律：F= m r V 2=m ω2r = m r T 2 2 4π 物 体 的 运 动 A 0 t/s X/cm T λx/cm y/cm A 0 V 天体运动问题分析 1、行星与卫星的运动近似看作匀速圆周运动 遵循万有引力提供向心力,即 =m =m ω2R=m( )R 2、在不考虑天体自转的情况下,在天体表面附近的物体所受万有引力近似等于物体的重力,F 引=mg,即?=mg,整理得GM=gR 2。 3、考虑天体自传时：（1）两极 （2）赤道 平均位移：02 t v v s vt t +== 模 型题 2．非弹性碰撞：碰撞过程中所产生的形变不能够完全恢复的碰撞；碰撞过程中有机械能损失． 非弹性碰撞遵守动量守恒，能量关系为： 12m 1v 21＋12m 2v 22＞12m 1v 1′2＋1 2 m 2v 2′2 3．完全非弹性碰撞：碰撞过程中所产生的形变完全不能够恢复的碰撞；碰撞过程中机械能损失最多．此种情况m 1与m 2碰后速 度相同，设为v ，则：m 1v 1＋m 2v 2＝(m 1＋m 2)v 系统损失的动能最多，损失动能为 ΔE km ＝12m 1v 21＋12m 2v 22－12 (m 1＋m 2)v 2 1 ．弹性碰撞：碰撞过程中所产生的形变能够完全恢复的碰撞；碰撞过程中没有机械能损失．弹性碰撞除了遵从动量守恒定律外，还具备：碰前、碰后系统的总动能相等，即 12m 1v 21＋12m 2v 22＝12m 1v 1′2＋1 2 m 2v 2′2 特殊情况：质量m 1的小球以速度v 1与质量m 2的静止小球发生弹性正碰，根据动量守恒和动能守恒有m 1v 1＝m 1v 1′＋m 2v 2′，1 2m 1v 21＝ 12m 1v 1′2＋1 2m 2v 2′2.碰后两个小球的速度分别为： v 1′＝m 1－m 2m 1＋m 2v 1，v 2′＝2m 1 m 1＋m 2v 1 动 量碰撞 如图所示，在水平光滑直导轨上，静止着三个质量为m ＝1 kg 的相同的小球A 、B 、C 。现让A 球以v 0＝2 m/s 的速 度向B 球运动， A 、 B 两球碰撞后粘在一起继续向右运动并与 C 球碰撞，C 球的最终速度v C ＝1 m/s 。问： om (1)A 、B 两球与C 球相碰前的共同速度多大？ (2)两次碰撞过程中一共损失了多少动能？ 【答案】(1)1 m/s (2)1.25 J .线球模型与杆球模型：前面是没有支撑的小球，后两幅图是 有支撑的小球 过最高点的临界条件 由mg=mv 2/r 得v 临=? 由小球恰能做圆周运动即可 得 v 临=0 .车过拱桥问题分析 对甲分析,因为汽车对桥面的压力F N'=mg-?,所以(1)当v=?时,汽车对桥面的压力F N'=0; (2)当0≤v?时,汽车将脱离桥面危险。 对乙分析则:F N-mg=m , 甲 1.做平抛(或类平抛)运动的物体 任意时刻的瞬时速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点 2. 自由落体
一、光电效应现象 1、光电效应： 光电效应：物体在光（包括不可见光）的照射下发射电子的现象称为光电效应。 2、光电效应的研究结论： ①任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频．．．．．．．．．．．．．．．率．，才能产生光电效应；低于这个频率的光不能产生光电效应。②光电子的最．．．．．大初动能与入射光的强度无关．．．．．．．．．．．．．，只随着入射光频率的增大．．而增大．．。注意：从金属出来的电子速度会有差异，这里说的是从金属表面直接飞出来的光电子。③ 入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的．．．．．．．．．．．．，一般不超过10-9 s ；④当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比。 3、 光电效应的应用： 光电管：光电管的阴极表面敷有碱金属，对电子的束缚能力比较弱，在光的照射下容易发射电子，阴极发出的电子被阳极收集，在回路中形成电流，称为光电流。 注意：①光电管两极加上正向电压，可以增强光电流。②光电流的大小跟入射光的强度和正向电压有关，与入射光的频率无关。入射光的强度越大，光电流越大。③遏止电压U 0。回路中的光电流随着反向电压的增加而减小，当反 向电压U 0满足：02 max 2 1eU mv =，光电流将会减小到零，所以遏止电压与入射光的频率有关。 4、波动理论无法解释的现象： ①不论入射光的频率多少，只要光强足够大，总可以使电子获得足够多的能量，从而产生光电效应，实际上如果光的频率小于金属的极限频率，无论光强多大，都不能产生光电效应。 ②光强越大，电子可获得更多的能量，光电子的最大初始动能应该由入射光的强度来决定，实际上光电子的最大初始动能与光强无关，与频率有关。 ③光强大时，电子能量积累的时间就短，光强小时，能量积累的时间就长，实际上无论光入射的强度怎样微弱，几乎在开始照射的一瞬间就产生了光电子. 二、光子说 1、普朗克常量 普郎克在研究电磁波辐射时，提出能量量子假说：物体热辐射所发出的电磁波的能量是不连续的，只能是hv 的整数倍，hv 称为一个能量量子。即能量是一份一份的。其中v 辐射频率，h 是一个常量，称为普朗克常量。 2、光子说 在空间中传播的光的能量不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量ε跟光的频率ν成正比。hv =ε，其中：h 是普朗克常量，v 是光的频率。
一、光电效应现象 1、光电效应： 光电效应：物体在光（包括不可见光）的照射下发射电子的现象称为光电效应。 2、光电效应的研究结论： ①任何一种金属，都有一个极限频率,入射光的频率必须大于这个极限频率，才能产生光电效应；低于这个频率的光不能产生光电效应。②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光频率的增大而增大。注意：从金属出来的电子速度会有差异，这里说的是从金属表面直接飞出来的光电子。③入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9s;④当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比。 3、光电效应的应用： 光电管：光电管的阴极表面敷有碱金属，对电子的束缚能力比较弱，在光的照射下容易发射电子，阴极发出的电子被阳极收集，在回路中形成电流，称为光电流。 注意：①光电管两极加上正向电压，可以增强光电流。②光电流的大小跟入射光的强度和正向电压有关，与入射光的频率无关。入射光的强度越大，光电流越大。③遏止电压U0。回路中的光电流随着反向电压的增加而减小，当反向电压 1 U0满足：-mv max =eU o，光电流将会减小到零，所以遏止电压与入射光的频率有2 关。 4、波动理论无法解释的现象： ①不论入射光的频率多少，只要光强足够大，总可以使电子获得足够多的能量，从而产生光电效应，实际上如果光的频率小于金属的极限频率, 无论光强多大，都不能产生光电效应。 ②光强越大，电子可获得更多的能量，光电子的最大初始动能应该由入射光的强度来决定，实际上光电子的最大初始动能与光强无关，与频率有关。 ③光强大时，电子能量积累的时间就短，光强小时，能量积累的时间就长， 实际上无论光入射的强度怎样微弱，几乎在开始照射的一瞬间就产生了光电子? 二、光子说 1、普朗克常量 普郎克在研究电磁波辐射时，提出能量量子假说：物体热辐射所发出的电磁波的能量是不连续的，只能是hv的整数倍，hv称为一个能量量子。即能量是一份一份的。其中v辐射频率，h是一个常量，称为普朗克常量。 2、光子说 在空间中传播的光的能量不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量&跟光的频率v成正比。；=hv，其中：h是普朗克常量，v是光的频率。 三、光电效应方程 1、逸出功VW.电子脱离金属离子束缚，逸出金属表面克服离子引力做的功。
原 子 物 理 一、卢瑟福的原子模型——核式结构 1.1897年,_________发现了电子.他还提出了原子的 ______________模型. 2.物理学家________用___粒子轰击金箔的实验叫 __________________。 3. 实验结果:绝大部分α粒子穿过金箔后________;少数α粒子发生了较大的偏转;极少数的α粒子甚至被____. 4. 实验的启示：绝大多数α粒子直线穿过，说明原子内部存在很大的空隙； 少数α粒子较大偏转，说明原子内部集中存 在着对 α粒子有斥力的正电荷； 极个别α粒子反弹，说明个别粒子正对着质量比 α粒子大很多的物体运动时，受到该物体很大的斥 力作用． 5.原子的核式结构: 卢瑟福依据α粒子散射实验的结果，提出了原子的核式结构：在原子中心有一个很小 的核，叫 ________， 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绕核旋 转． 例1:在α粒子散射实验中,卢瑟福用α粒子轰击金箔,下列四个选项中哪一项属于实验得到的正确结果: A.α粒子穿过金箔时都不改变运动方向 B . 极少数α粒子穿过金箔时有较大的偏转 ,有的甚至被反 弹 C.绝大多数α粒子穿过金箔时有较大的 偏转 D. α粒子穿过金箔时都有较大的偏转. 例2:根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模 型。如图 1-1所示表示了 原子核式结构模型的 α粒子散射图景。图中实 线表示 α粒子的运动轨迹。其中一个 c α粒子在从a 运动到b 、再运动到c 的过程中（α粒子在b 点时距原子核最近），下 列判断正确的是 （ ） a b A ．α粒子的动能先增大后减小 原子核 B ．α粒子的电势能先增大后减小 C ．α粒子的加速度先变小后变大 α粒子 D ．电场力对α粒子先做正功后做负功 图1-1 二玻尔的原子模型 能级 1．玻尔提出假说的背景——原子的核式结构学说与经典物理学的矛盾：⑴按经典物理学理论，核外电子绕核运动时，要不断地辐射电磁波，电子能量减小，其轨道半径将不断减小，最终落于原子核上，即核式结构将是不稳定的，而事实上是稳定的．⑵电子绕核运动时辐射出的电磁波的频率应等于电子绕核运动的频率，由于电子轨道半径不断减小，发射出的电磁波的频率应是连续变化的，而事实上，原子辐射的电磁波的频率只是某些特定值。 为解决原子的核式结构模型与经典电磁理论之间的矛盾，玻尔提出了三点假设，后人称之为玻尔模型． 2．玻尔模型的主要内容： ⑴定态假说：原子只能处于一系列 __________的能量状态中，在 这些状态中原子是 _______的，电子虽然绕核运动， 但不向外辐射能量．这些状态叫做 ________． ⑵跃迁假说：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两定态的能量差决定，即________________. ⑶轨道假说：原子的不同能量状态对应于 ______子的不同轨道 .原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不 连续的． 3．氢原子的能级公式和轨道 公式 原子各定态的能量值叫做原子的能级，对于氢原子，其能级 公式为 :______________； 对应的轨道公式为： r n n 2 r 1。其中n 称为量子数，只能取正.E1=-13.6eV ，r1=0.53×10-10m ．
原 子 物 理 一、卢瑟福的原子模型-—核式结构 1.1897年,_________发现了电子.他还提出了原子的______________模型。 2。物理学家________用___粒子轰击金箔的实验叫__________________。 3.实验结果: 绝大部分α粒子穿过金箔后________;少数α粒子发生了较大的偏转; 极少数的α粒子甚至被____. 4。实验的启示：绝大多数α粒子直线穿过，说明原子内部存在很大的空隙； 少数α粒子较大偏转，说明原子内部集中存在着对α粒子有斥力的正电荷； 极个别α粒子反弹,说明个别粒子正对着质量比α粒子大很多的物体运动时，受到该物体很大的斥力作用． 5.原子的核式结构: 卢瑟福依据α粒子散射实验的结果,提出了原子的核式结构：在原子中心有一个很小的核,叫________， 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绕核旋转． 例1：在α粒子散射实验中，卢瑟福用α粒子轰击金箔，下列四个选项中哪一项属于实验得到的正确结果: A.α粒子穿过金箔时都不改变运动方向 B.极少数α粒子穿过金箔时有较大的偏转，有的甚至被反弹 C.绝大多数α粒子穿过金箔时有较大的偏转 D 。α粒子穿过金箔时都有较大的偏转。 例2：根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。如图1—1所示表示了原子核式结构模型的α粒子散射图景.图中实线表示α粒子的运动轨迹。其中一个 α粒子在从a 运动到b 、再运动到c 的过程中（α粒子在b 点时距原子核最近），下列判断正确的是（ ） A ．α粒子的动能先增大后减小 B ．α粒子的电势能先增大后减小 C ．α粒子的加速度先变小后变大 D ．电场力对α粒子先做正功后做负功 二 玻尔的原子模型 能级 1．玻尔提出假说的背景——原子的核式结构学说与经典物理学的矛盾： ⑴按经典物理学理论，核外电子绕核运动时，要不断地辐射电磁波,电子能量减小，其轨道半径将不断减小，最终落于原子核上，即核式结构将是不稳定的,而事实上是稳定的． ⑵电子绕核运动时辐射出的电磁波的频率应等于电子绕核运动的频率，由于电子轨道半径不断减小，发射出的电磁波的频率应是连续变化的，而事实上，原子辐射的电磁波的频率只是某些特定值。 为解决原子的核式结构模型与经典电磁理论之间的矛盾，玻尔提出了三点假设，后人称之为玻尔模型． 2．玻尔模型的主要内容： ⑴定态假说：原子只能处于一系列__________的能量状态中，在这些状态中原子是_______的，电子虽然绕核运动,但不向外辐射能量．这些状态叫做________． ⑵ 跃迁假说：原子从一种定态跃迁到另一种定态时,它辐射（或吸收)一定频率的光子，光子的能量由这两定态的能量差决定,即________________。 ⑶轨道假说：原子的不同能量状态对应于______子的不同轨道.原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的． 3．氢原子的能级公式和轨道公式 原子各定态的能量值叫做原子的能级，对于氢原子,其能级公式为：______________; 对应的轨道公式为：12r n r n =。其中n 称为量子数,只能取正整数。E 1=-13。6eV ，r 1=0。53×10-10 m ． 原子的最低能量状态称为_______,对应电子在离核最近的轨道上运动； 原子的较高能量状态称为_______，对应电子在离核较远的轨道上运动． 4．氢原子核外的电子绕核运动的轨道与其能量相对应 核外电子绕核做圆周运动的向心力，来源于库仑力(量子化的卫星运动模型） 由r v m r e k F 222 =＝库得动能r ke mv E k 2 22121==， 即r 越大时，动能________。 又因为12r n r n =,21 n E E n = 即量子数n 越大时，动能_______，势能______，总能量_______． 5．用玻尔量子理论讨论原子跃迁时释放光子的频率种数 氢原子处于n=k 能级向较低激发态或基态跃迁时,可能产生的光谱线条数的计算公式为：2 ) 1(2 -= =k k C N k 例1:氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中 （ ) A ．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大 图1-1 c 原子核 α粒子
、波粒二象性 1、热辐射： 一切物体均在向外辐射电磁波。这种辐射与温度有关。故叫热辐射。 特点： 1）物体所辐射的电磁波的波长分布情况随温度的不同而不同；即同时辐射各种 波长 的电磁波，但某些波长的电磁波辐射强度较强，某些较弱，分布情况与 温度有关。 2）温度一定时，不同物体所辐射的光谱成分不同。 2、黑体： 一切物体在热辐射同时，还会吸收并反射一部分外界的电磁波。若某种物体，在 热辐射的同时能够完全吸收入射的各种波长的电磁波， 而不发生反射， 这种物体叫做黑体 （ 或 绝对黑体 ）。在自然界中，绝对黑体实际是并不存在的，但有些物体可近似看成黑体，例如， 空腔壁上的小孔。 注意，黑体并不一定是黑色的。 热辐射特点 吸收反射特点 一般物体 辐射电磁波的情况与温度， 材 料种类及表面状况有关 既吸收，又反射，其能力与材 料的种类及入射光波长等因 素 有关 黑体 辐射电磁波的强度按波长的 分布只与黑体温度有关 完全吸收各种入射电磁波， 不 反射 黑体辐射的强度，随波长分布有一个极大值。 各种波长的辐射强度均增加。 辐射强度的极大值向波长较短方向移动。 4、能量子 :上述图像在用经典物理学解释时与该图像存在严重的不符 （维恩、 瑞利的解释） 普朗克认为能量的辐射或者吸收只能是一份一份的．这个不可再分的最小能量值 ε 叫做能 量子． h （h 6.63 10 34 J s 叫普朗克常量 ） 。 由量子理论得出的结果与黑体的辐射强度 图像吻合的非常完美，这印证了该理论的正确性。 原子物理 黑体辐射的实验规 律： 1）温度一定 时， 2）温度升高
5 光电效应： 在光的照射下，金属中的电子从金属表面逸出的现象。 射出 来的电子叫光电子。光电效应由赫兹首先发现。 爱因斯坦指出 : ① 光的能量是不连续的， 是一份一份的， 每一份能量子叫做一个光 子． 光子的能量为 ε＝ h ν ，其中 h= 6.63× 10－ 34 J · s 叫普朗克常量， ν是光的频率； ② 当光照射到金属表面上时， 一个光子会被一个电子吸收， 吸收的过程是瞬间的 （不 -9 超过 10-9 s ）。电子在吸收光子之后，其能量变大并向金属外逃逸，从而产生光电效应现象； ③ 一个电子只能吸收一个光子， 不会有一个电子连续吸收多个光子的情况， 该过程需 要克服金属内部原子束缚做功（逸出功 W 0，其大小与金属材料有关），然后才有可能从金 属表面飞出。因此在只有当一个光子能量较大时，电子才会将其吸收并从金属内部飞出， 否则电子无法克服原子束缚从金属中逸出。 由能量守恒可得 光电效应方程 : E k h W 0 ④ 决定能否发生光电现象的决定因素是极限频率而不是光的强度。 光的强度只会影响 从金属中逸出的电子数目。 能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率 （极限频 率 ）．截止频率的大小与金属种类有关。光的强度：单位时间内垂直照射到金属表面 单位面积上入射光中光子总数目。 若ν≥ c ，无论光照强度如何也会有光电效应现象产生 若ν< c ，则无论怎样增加光照强度，也不会有光电效应产生 知识拓展之 光电管的伏安特性曲线： 在光照条件不变时， 若正向电压升高， 则电路中的光电 流会随之变大， 当正向电压调到某值后电路中的电流不再增加， 该电流叫饱和电流。 饱和电 流大小反映了入射光的强度（光子数目）。在光照条件不变时，若反向电压升高，则电路中 的光电流会随之变小， 当反向电压达到某值后， 电路中的电流变为零， 这个电压叫遏止电压。 遏止电压只与入射光频率有关。 h W 0 e e （由E k h W 0 和 eU c 0 E k 得出 eU c h W 0） U c
1．原子的基本状况 1.1解：根据卢瑟福散射公式： 2 02 22 442K Mv ctg b b Ze Ze αθ πεπε== 得到： 21921501522 12619 079(1.6010) 3.97104(48.8510)(7.681010) Ze ctg ctg b K ο θαπεπ---??===??????米 式中2 12K Mv α=是 α粒子的功能。 1.2已知散射角为θ的α粒子与散射核的最短距离为 2202 1 21 ()(1)4sin m Ze r Mv θ πε=+ ， 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：将1.1题中各量代入m r 的表达式，得： 2min 202 1 21()(1)4sin Ze r Mv θπε=+ 1929 619479(1.6010)1910(1)7.6810 1.6010sin 75ο --???=???+???143.0210-=?米 1.3 若用动能为1兆电子伏特的质子射向金箔。问质子与金箔。问质子与金箔原子核可能达到的最小距离多大？又问如果用同样能量的氘核（氘核带一个e +电荷而质量是质子的两倍，是氢的一种同位素的原子核）代替质子，其与金箔原子核的最小距离多大？
解：当入射粒子与靶核对心碰撞时，散射角为180ο。当入射粒子的动能全部转化为两粒子间的势能时，两粒子间的作用距离最小。 根据上面的分析可得： 22 0min 124p Ze Mv K r πε==，故有： 2 min 04p Ze r K πε= 192 9 13619 79(1.6010)910 1.141010 1.6010 ---??=??=???米 由上式看出：min r 与入射粒子的质量无关，所以当用相同能量质量和相同电量得到核代替质子时，其与靶核的作用的最小距离仍为131.1410-?米。 1.4 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。试求所有散射在90οθ>的α粒子占全部入射粒子数的百分比。已知金的原子量为197。 解：散射角在d θθθ+之间的α粒子数dn 与入射到箔上的总粒子数n 的比是： dn Ntd n σ= 其中单位体积中的金原子数：0//Au Au N m N A ρρ== 而散射角大于090的粒子数为：2'dn dn nNt d ππ σ=?=?
高考考点：原子物理考点分析 一、 历史人物及相关成就 1、 汤姆生：发现电子，并提出原子枣糕模型 ——说明原子可再分 2、 卢瑟福：α粒子散射实验——说明原子的核式结构模型 发现质子 3、 查德威克：发现中子 4、 约里奥.居里夫妇：发现正电子 5、 贝克勒尔：发现天然放射现象——说明原子核可再分 6、 爱因斯坦：质能方程2mc E =，2 mc E ?=? 7、 玻尔：提出玻尔原子模型，解释氢原子线状光谱 8、 密立根：油滴实验——测量出电子的电荷量 二、 核反应的四种类型 提醒： 1、 核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单箭头表示反应方向，不能用等号连 接。 2、 核反应的生成物一定要以实验事实为基础，不能凭空只依据两个守恒定律杜撰出生成物来写 出核反应方程 3 、 核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，遵循电荷数守恒 提醒： 1、 半衰期：表示原子衰变一半所用时间 2、 半衰期由原子核内部本身的因素据顶，跟原子所处的物理状态(如压强、温度)或化学状态（如 单质、化合物）无关
3、 半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，个别原子核经多长时间衰变无法预测，对个别或极少 数原子核，无半衰期而言。 4、 放射性同位素的应用：（1）工业、摊上、农业、医疗等（2）作为示踪原子 四、 原子结构 1、 原子的核式结构模型 （1）α粒子散射实验结果： 绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，少数α粒子发生了较大偏转，极少数α粒子甚至被反弹回来。 （2）原子的核式结构模型： 在原子中心有一个很小的原子核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。 （3）原子核的尺度：原子核直径的数量级为10-15 m ，原子直径的数量级约为10-10 m 。 （4）原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数。 2、玻尔原子模型 （1）原子只能处于一系列能量不连续的状态中，具有确定能量的未定状态叫定态。原子处于最低能级的状态叫基态，其他的状态叫激发态。 （2）频率条件： 高能m 到低能m 态：辐射光子λ c h E E hv n m =-= （3）原子的不同能量状态对应于电子的不同运行轨道。 五、氢原子光谱 1、氢原子光谱的实验规律 巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线，其波长公式 ）为里德伯常量（1722101.01R ..R .,54,3n )n 1-21R(1 -?===m λ 2、 氢原子的能级和轨道半径 （1） 氢原子的能级公式：...)3,2,1(1 12==n E n En 其中E 1 =-3.6ev （2） 氢原子的半径公式：...)3,2,1(12 =?=n r n r n ,其中r1=0.53×10-10 m （3） 氢原子能级图： 提醒： A 、 原子跃迁条件：n m E E hv -=，只适用于光子和原 子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况。对于光 子和原子作用而使原子电离时，只要入射光的能量 eV E 6.13≥，原子就能吸收，对于实物粒子与原子作用使原子激发时，粒子能量大于或 等于能级差即可。 B 、 原子跃迁发出的光谱线条数2 ) 1(2 -= =n n C N n ，是一群氢原子，而不是一个，因为某一个氢原子有固定的跃迁路径。 六、核力与核能 1、核力：原子核内核子间存在的相互作用力 2、特点：强相互作用、短程力，作用范围1.5×10-15 m 之内 3、核能 （1）质能方程：一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和他的质量成正比。即2 mc E = 含义：物体具有的能量与他的质量之间存在简单的正比关系，物体的能量增大，质量也增大，物体的能量减小，质量也减小。 （2）核子在结合成核子时出现质量亏损m ?，吸收的能量也要相应减小。2 mc E ?=? 原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加m ?，吸收能量2mc E ?=? （4） 获得方式：重核裂变和轻核聚变 聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量大约要大3-4倍。 1 -13.61 2 -3.40 3 -1.51 4 -0.85 5 -0.54 ∞ 0 n E /eV 图3
检查重点： 1.光电效应 2.玻尔原子假设与能级跃迁规律 3.半衰期 4.爱因斯坦质能方程及其计算 5. 物理学史（物理学家的贡献） 第17章 光电效应 波粒二象性 一、黑体辐射与能量子 1.黑体辐射的实验规律 ①一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关． ②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关． a ．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加． b ．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动． 2．能量子 （1）定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍．即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的．这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子． （2）能量子的大小：ε＝h ν，其中ν是电磁波的频率，h 称为普朗克常量．h ＝6.63×10－ 34 J ·s. 二、光电效应 1．光电效应现象 光电效应：在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子． 2．光电效应实验规律 (1)每种金属都有一个极限频率． (2)光子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大． (3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的． (4)光电流的强度与入射光的强度成正比． 3．爱因斯坦光电效应方程 (1)光子说：空间传播的光的能量是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子．光子的能量为ε＝h ν，其 中h 是普朗克常量，其值为6.63×10－ 34 J ·s. (2)光电效应方程：E k ＝h ν－W 0. 其中h ν为入射光的能量，E k 为光电子的最大初动能，W 0是金属的逸出功． 4．遏止电压与截止频率 (1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压U c . (2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)．不同的金属对应着不同的极限频率． (3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功． 5．由E k －ν图象(如图)可以得到的信息 (1)极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc . (2)逸出功：图线与E k 轴交点的纵坐标的绝对值E ＝W 0. (3)普朗克常量：图线的斜率k ＝h . 三、光的波粒二象性与物质波 1．光的波粒二象性 (1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性． (2)光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性． (3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性． 2.光的散射：光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方向发生改变的现象。 康普顿效应：在研究电子对X 射线的散射时发现有些散射波的波长比入射波的波长略大，康普顿认为这是因为光子不仅有能量，还有动量；说明了光具有粒子性。 光子的动量：由于光子的能量是h ν，由相对论知E=mc 2 ，因此m= 2 c h ν，动量p=c h ν=λh 。
百度文库 - 让每个人平等地提升自我 第一讲 原 子 物 理 自1897年发现电子并确认电子是原子的组成粒子以后，物理学的中心问题就是探索原子内部的奥秘，经过众多科学家的努力，逐步弄清了原子结构及其运动变化的规律并建立了描述分子、原子等微观系统运动规律的理论体系——量子力学。本章简单介绍一些关于原子和原子核的基本知识。 § 原子 1．1．1、原子的核式结构 1897年，汤姆生通过对阴极射线的分析研究发现了电子，由此认识到原子也应该具有内部结构，而不是不可分的。1909年，卢瑟福和他的同事以α粒子轰击重金属箔，即α粒子的散射实验，发现绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数发生偏转，并且有极少数偏转角超过了90°，有的甚至被弹回，偏转几乎达到180°。 1911年，卢瑟福为解释上述实验结果而提出了原子的核式结构学说，这个学说的内容是：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的空间里软核旋转，根据α粒子散射的实验数据可估计出原子核的大小应在10-14nm 以下。 1、1． 2、氢原子的玻尔理论 1、核式结论模型的局限性 通过实验建立起来的卢瑟福原子模型无疑是正确的，但它与经典论发生了严重的分歧。电子与核运动会产生与轨道旋转频率相同的电磁辐射，运动不停，辐射不止，原子能量单调减少，轨道半径缩短，旋转频率加快。由此可得两点结论： ①电子最终将落入核内，这表明原子是一个不稳定的系统； ②电子落入核内辐射频率连续变化的电磁波。原子是一个不稳定的系统显然与事实不符，实验所得原子光谱又为波长不连续分布的离散光谱。如此尖锐的矛盾，揭示着原子的运动不服从经典理论所表述的规律。 为解释原子的稳定性和原子光谱的离经叛道的离散性，玻尔于1913年以氢原子为研究对象提出了他的原子理论，虽然这是一个过渡性的理论，但为建立近代量子理论迈出了意义重大的一步。 2、玻尔理论的内容： 一、原子只能处于一条列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽做加速运动，但并不向外辐射能量，这些状态叫定态。 二、原子从一种定态（设能量为E 2）跃迁到另一种定态（设能量为E 1）时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这种定态的能量差决定，即 γh =E 2-E 1 三、氢原子中电子轨道量子优化条件：氢原子中，电子运动轨道的圆半径r 和运动初速率v 需满足下述关系： π2h n rmv =，n=1、2…… 其中m 为电子质量，h 为普朗克常量，这一条件表明，电子绕核的轨道半径是不连
1 高考考点：原子物理考点分析 一、 历史人物及相关成就 1、 汤姆生：发现电子，并提出原子枣糕模型 ——说明原子可再分 2、 卢瑟福：α粒子散射实验——说明原子的核式结构模型 发现质子 3、 查德威克：发现中子 4、 约里奥.居里夫妇：发现正电子 5、 贝克勒尔：发现天然放射现象——说明原子核可再分 6、 爱因斯坦：质能方程2mc E =，2mc E ?=? 7、 玻尔：提出玻尔原子模型，解释氢原子线状光谱 8、 密立根：油滴实验——测量出电子的电荷量 二、 核反应的四种类型
提醒： 1、核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单箭头表示反应方向，不能用等号连接。 2、核反应的生成物一定要以实验事实为基础，不能凭空只依据两个守恒定律杜撰出生成物来写出核反应方程 3、核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，遵循电荷数守恒 三、三种射线比较 2
提醒： 1、半衰期：表示原子衰变一半所用时间 2、半衰期由原子核内部本身的因素据顶，跟原子所处的物理状态(如压强、温度)或化学状态（如单质、化合物）无关 3、半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，个别原子核经多长时间衰变无法预测，对个别或极少数原子核，无半衰期而言。 4、放射性同位素的应用：（1）工业、摊上、农业、医疗等（2）作为示踪原子 四、原子结构 1、原子的核式结构模型 （1）α粒子散射实验结果： 绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，少数α粒子发生了较大偏转，极少数α粒子甚至被反弹回来。 （2）原子的核式结构模型： 在原子中心有一个很小的原子核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。 （3）原子核的尺度：原子核直径的数量级为10-15m，原子直径的数量级约为10-10m。 （4）原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数。 2、玻尔原子模型 3