2018届高考物理二轮专题复习课件：专题五 原子物理学 第二讲 原子结构与原子核

大学物理中的原子物理学揭示原子的结构与性质原子物理学是大学物理学中的重要分支，它研究的对象是原子的结构和性质。

通过原子物理学的研究，我们能够更深入地了解原子的组成和行为，从而揭示出物质世界的奥秘。

一、原子的结构原子是物质的基本单位，由原子核和电子组成。

原子核位于原子的中心，具有正电荷，而电子则围绕原子核运动。

这种结构使得原子呈现出稳定和均衡的状态。

1.1 原子核原子核主要由质子和中子组成。

质子带有正电荷，质量约为1.7×10^-27千克，而中子不带电荷，质量约为1.7×10^-27千克。

它们通过强相互作用力相互吸引，使得原子核能够维持稳定结构。

1.2 电子电子是带有负电荷的基本粒子，质量约为9.1×10^-31千克。

电子围绕原子核轨道运动，同时具有粒子和波动性质。

电子的运动状态和能级决定了原子的化学性质。

二、原子的性质原子的结构决定了其性质，通过研究原子物理学，我们能够揭示原子各种性质的本质。

2.1 原子的稳定性原子核的稳定性直接影响到原子的稳定性。

原子核的质子和中子的数量以及它们之间的相互作用力决定了原子核的稳定程度。

若原子核不稳定，则会发生放射性衰变，释放出放射性粒子。

2.2 原子的电离能原子的电离能是指在人工或自然条件下，将一个原子的一个或多个电子从其原有轨道脱离所需供给的能量。

原子的电离能与电子的排布和能级有关，能级越高的电子离开原子所需能量越大。

2.3 原子的光谱原子在受到光或其他电磁辐射激发后，会发射出特定的波长光线，形成光谱。

原子的光谱特征与原子的结构和电子能级密切相关，通过研究光谱可以揭示原子的各种特性。

三、应用与发展原子物理学在科学研究和技术应用方面具有广泛的应用与发展。

3.1 核能利用原子核的裂变和聚变过程释放出巨大的能量，核能在能源领域有着重要的应用。

核能利用不仅可以为人类提供可靠的能源，还可以广泛应用于医疗、工业和科学研究等领域。

3.2 量子力学原子物理学的发展推动了量子力学的研究与应用。

原子物理学基础原子结构与粒子特性原子物理学基础：原子结构与粒子特性原子物理学是研究物质构成和性质的学科，它深入探索了微观世界的奥秘。

本文将重点介绍原子物理学的基础知识，包括原子结构和粒子特性。

一、原子结构原子是构成物质的基本单位，由中心核和围绕核运动的电子组成。

在原子核内部，有两种基本粒子：质子和中子。

质子带正电，中子电荷中性。

原子核的质量主要由质子和中子决定，而电子质量非常轻微，可以忽略不计。

围绕原子核运动的电子分布在不同的能级上，这些能级分别对应不同的电子轨道。

根据电子能级填充的顺序，可以确定原子的电子组态。

在主量子数n相同的情况下，能量较低的轨道比能量较高的轨道容纳的电子数量更多。

除了主量子数n，电子还有其他量子数，如角量子数l和磁量子数m。

角量子数决定了电子轨道的形状，而磁量子数描述了电子在轨道内的方向。

根据这些量子数的取值范围，可以推导出一系列可能的电子轨道。

二、粒子特性粒子是原子物理学的研究对象，它们具有一系列特性，如质量、电荷和自旋等。

1. 质量：质子和中子的质量相对较大，分别约为1.67×10^-27千克和1.68×10^-27千克。

电子的质量远小于质子和中子，约为9.11×10^-31千克。

2. 电荷：质子带正电，电荷大小为基本电荷单位e的正整数倍。

中子电荷中性，没有净电荷。

电子带负电，电荷大小为基本电荷单位e的负整数倍。

3. 自旋：自旋是粒子的内禀角动量，描述了粒子旋转的特性。

质子、中子和电子都有自旋，且自旋只能取两个可能的值：1/2或-1/2。

在原子物理学研究中，我们还可以通过粒子的行为和相互作用来了解它们的特性。

比如，电子具有波粒二象性，既表现出粒子性质，又表现出波动性质。

而质子和中子则主要表现出粒子性质。

总结起来，原子物理学的基础是对原子结构和粒子特性的深入研究。

通过了解原子的构成和电子的运动轨迹，以及粒子的质量、电荷和自旋等特性，我们可以更好地理解物质的本质和性质。

4．卢瑟福于1911年提出原子核式结构学说，下述观点
不正确的是 (
A．原子中绝大部分是空的，原子核很小
D
)
.
B．电子在核外绕原子核旋转，向心力是库仑引力
C．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原
子核里
D．原子核的半径大约是10－10 m
二、氢原子光谱
1．光谱分析：利用元素的特征谱线(线状谱)分析和确定物
N 2 Cn

一个氢原子处于量子数n为的激发态时， 最多可能辐射出的光谱线条数为
n 1 。
一群氢原子处于量子数为n的激发态 时，可能辐射出的光谱线条数为
n( n 1) 2 N Cn 2
4 3 2 -0.85eV -1.51eV -3.4eV
1
-13.6eV
一群氢原子处于量子数为n的激发态 时，可能辐射出的光谱线条数为
r1＝ 0.53×10－10 m
三、玻尔原子模型 能级
n 1. 原子各个定态 ∞ 5
㈡. 能级
对应的能量是不 4 3 连续的，这些能 量值叫做能级。 2
0 -0.54 -0.85
E/eV
-1.51
-3.4
2. 基态和激发态： 能量最低的状态 （对应n=1）叫做 基态，其它状态 （对应n=2、3、 4……）叫做激发 态
玻尔模型（能级模型）
电子云
一、原子结构 电子的发现：1897年，英国物理学家汤姆孙发现了
电子，明确电子是原子的组成部分，揭开了研究原
子结构的序幕．
二、原子核式结构模型
㈠α粒子散射实验
绝大多数α粒子仍然沿原方向前进
少数α粒子发生较大的偏转,极少数α粒子偏 角超过90°,甚至达180 °
㈡、原子的核式结构模型

• 核力、结合能、质量亏损
2．结合能
核子结合成原子核时释放的能量，或原子核分解成核子时吸收的 能量，叫做原子核的结合能，亦称核能。
3．比结合能
（1）定义： 原子核的结合能与其核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能。 （2）特点： 不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越大，表示 原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。
• 基础突破 • 3.天然放射现象 • 元素自发地放出射线的现象，首先由
贝克勒尔发现。天然放射现象的发现，
说明原子核具有复杂的结构
• （1）放射性和放射性元素
• 物质发射某种看不见的射线的性质叫
• 基础突破 • （3）放射性同位素的应用与防护 • ①放射性同位素：有天然放射性同位
素和人工放射性同位素两类，
（1）根据ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”， c的单位是“m/s’’，ΔE的单位是“J”。
（2）根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算。因1原子质量单位
（u）相当于931.5 MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”， ΔE的单位是“MeV”。
若核实验的核原料是
235 92
U，则
136 54 1 90 10 0 n . Xe＋ 38 Sr＋ _______
2个质子和2个中子结
衰变实质
合成一个整体射出
1 1 4 21 H＋2 0 n 2 He
中子转化为质子和电子
1 0 1 0 n 1 H ＋ 1 eFra bibliotek衰变规律
电荷数守恒、质量数守恒
• 原子核的衰变
（3）半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。
半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关。