原子物理(三)

原子的精细结构：相对论效应● 微扰论计算原子精细结构 ● 电子自旋轨道波函数非相对论哈密顿量：r Ze m p H 022042πε-= 更精密的实验揭示出原子有更精细的结构!如：Na 的D 线(33p s →的跃迁，波长为5893Å)→5890Å和5896Å的两条谱线 静电相互作用无法解释精细结构!可能的因素：运动电荷体系有磁相互作用？ 1、自旋-轨道耦合与精细结构电子在半径为r 的圆轨道上以速度v 运动～I e r =v /()2π的圆电流～一个方向垂直于轨道平面且偶极矩为μl I A =⋅的磁偶极子轨道磁矩与轨道角动量：μμl B L g L =- 轨道g 因子： g L =1 玻尔磁子：240102732.92-⨯==m e B μamp ⋅m 2：度量角动量的单位B μ：度量原子磁矩的单位磁矩B μ与电矩)(~0ea E μ：μπεπεααμB E c e c m e e c ea c===244222002020() 磁相互作用能：电相互作用能=？E Bc B E E B μαμαμ 21 21== 进动频率＝拉莫频率：ωμL BB =轨道磁矩μl ↔轨道角动量 L L z ：μl l g e m L =-20，g l =1自旋磁矩μs ↔自旋角动量 S S z ：μs s g e m S =-20，2≅s g 电子的自旋g 因子狄拉克(1928年)：相对论量子力学理论基础是相对论的能量方程E c p m c V =++()/2202412，电子自旋是相对论量子力学的必然结果，并给出g s =2，与实验上得出的精确值g s =20023.的差别只能用更精密的理论--量子电动力学加以解释。

以速度v 运动的原子核～强度为 j Ze =-v 的电流该电流在电子处产生磁场：B Ze r r Ze r m L =-⨯=μπμπ030344v ，L mr Ze B 30421πμ= 电子由于绕核作轨道运动所受到的磁场∝L电子的自旋磁矩在该磁场中的能量：E B g S B s s B SO =-⋅=⋅μμμs 相对于 B (或 L )的不同取向→原子有不同的能量→原子能级的分裂自旋-轨道耦合能： E Ze m rS L SO =⋅20238μπs 能级无自旋轨道耦合能根据上式估算氢原子的n l ==21,能级由于自旋-轨道耦合（spin-orbitcoupling ）引起的精细结构（fine structure ）能级裂距（提示：|| S 和||L ~ → S L ⋅~ 2，n =2能级，量子力学给出<13/r >~1303/()a ）氢原子n l ==21,能级的位置是E 234=-.eV ，由于自旋－轨道作用，该能级一分为二。

第三章习题解答3-1 电子的能量分别为10eV 、100eV 和1 000eV 时，试计算其相应的德布罗意波长。

解：根据公式hp λ==10eV 、100eV 、1 000eV得1240eV λ=⋅因此有：（1）当110,0.39K E eV nm λ===时 （2）当1100,0.123K E eV nm λ===时 （3）当11000,0.039K E eV nm λ===时3-2设光子和电子的波长均为0.4nm ，试问（1）光子的动量与电子的动量之比是多少？（2）光子的动能与电子的动能之比是多少？解：由题意知Q 光子的动量h p λ= ， 光子的能量cE h hνλ==电子的动量 h p λ= ， 电子的能量2e E m c =∴（1）121p p = （2）126212400.0610.40.40.40.51110e e E h hc eV nm E m c m c eV nm⋅====⨯⨯⋅ 3-3若一个电子的动能等于它的静止能量，试求：（1）该电子的速度为多大？（2）其相应的德布罗意波长是多少？解：（1）相对论给出运动物体的动能为：20()k E m m c =-，而现在题设条件给出20k E m c =故有2200()m c m m c ∴=-由此推得02m m ===2230.8664v v c c ∴=⇒==（2）0hp c λ==Q0.0014nm λ∴===3-4把热中子窄束射到晶体上，由布喇格衍射图样可以求得热中子的能量。

若晶体的两相邻布喇格面间距为0.18，一级布喇格掠射角（入射束与布喇格面之间的夹角）为30度，试求这些热中子的能量。

解：根据布喇格晶体散射公式： 2sin 20.18sin300.18d nm λθ==⨯⨯=o 而热中子的能量较低，其德布罗意波长可用下式表示：h p λ==()222220.02522k hc h E eV m mc λλ=== 3-5电子显微镜中所用加速电压一般都很高，电子被加速后的速度很大，因而必须考虑相对论修正。

物理口诀（三）热学、光学、原子物理
热学
1．分子引力势能随着分子距离增大而增大，分子斥力势能随着分子距离增大而减小。

2．内能大小三要素，质量、状态和温度。

3．热二律方向性，热量高温传低温；二类永动机制不成；能量耗散没法用。

4．理想气体微观模型，分子无大小，分子力等于零。

5、气体压强大小两因素，宏观温度和密度；微观分子平均动能和个数。

光学
1．N大密。

2．反入法两侧，三线一平面，两角相等
3．凸透会，凹透散。

5．一点两线，一物两端点，范围镜端点。

6．红频小，紫频大，红快紫慢进媒质。

7．干涉衍射波动性，光电效应粒子性，光的本性波粒二象性。

8．光电效应四规律，饱和电流看光强，遏止电压看频率。

9．光谱一吸一发，一明一暗。

10、松衍（抱孙爷），增透干（枕头干）
11、光波三要素，波长，频率和波速，进了介质两变小，频率做代表。

12、光是横波会偏振，偏振光一方向，自然光多方向。

13、激光亮度高，强度大，平行度好，有方向性，相干光。

原子物理
1．原子激发升能级，势能要增加，动能要减少，吸收光谱跑不了。

2．原子发光降能级，势能要减少，动能要增加，原子光谱跑不了。

3．衰变嬗变聚裂变，质电能三平衡，质量亏损原子能。

(沪科版)高中物理选修(3-5)第三章原子世界探秘教材分析一、《普通高中课程标准》原子结构部分课程标准（二）原子结构1．内容标准（1）了解人类探索原子结构的历史以及有关经典实验。

例1 用录像片或计算机模拟，演示α粒子散射实验。

（2）通过对氢原子光谱的分析，了解原子的能级结构。

例2 了解光谱分析在科学技术中的应用。

2．活动建议观看有关原子结构的科普影片。

二、课标解读内容标准 (1)了解人类探索原子结构的历史以及有关经典实验.。

具体要求：了解人类探索原子结构的历史以及有关经典实验。

例如，了解汤姆逊发现电子的实验和原子的“枣糕结构”模型；了解卢瑟福的α粒子散射实验和原子的“核式结构模型”；通过了解人类探索原子结构的历程，体会科学方法在科学发展中所起的作用。

.内容标准(2) 通过对氢原子光谱的分析,了解原子的能级结构。

具体要求：初步了解玻尔原子结构假说的基本内容。

例如，知道原子核外电子绕核运动的轨道半径只能取某些分立的数值；电子绕核做变速运动但不辐射能量,因而相应的状态是稳定的；原子处于能量最低的基态时最稳定，当处于较高能量状态的原子其核外电子向较低能量状态跃迁时，将以光子的形式放出能量；知道能级的概念;了解氢原子的能级，例如,了解氢原子的能级公式；能计算氢原子在两个能级,间跃迁时发射光子的频率，知道计算公式。

了解光谱的基本知识,知道氢原子光谱的实验规律，认识经典理论对氢原子光谱解释的困难，初步了解玻尔理论对氢原子光谱的解释。

三、整章教材分析1.本章知识的逻辑结构图关于阴极射线的争论 阴极射线是粒子流？ 射线是波长极短的电磁波？ 研究阴极射线的带电性质；用荷质比法测定电子的质量探究实验一 探究实验二 电子的发现及其重大意义英国化学家道尔顿的观点 物体是原子组成的，原子就像实心球，是不能再分割的科学家们对阴极射线的积极研究促使十九世纪末的三大发现 1895年伦琴发现了射线1896贝克勒尔发现了放射性 1897年汤姆生发现了电子 原子模型的提出1904年汤姆生提出枣糕模型 1911年卢瑟福根据α粒子的散射实验提出原子的核式模型吸收光谱明线光谱发射光谱连续光谱2.本章教材内容分析本章教材以人类探索原子结构的历程为线索，从电子的发现开始，展示科学家探索原子结构的过程及有关的经典实验，让学生体会人类在探究微观世界过程中的研究方法及其在现代科学发展中的作用和价值，认识在量子力学视野下的原子结构图景；最后通过对氢原子光谱的分析，让学生了解原子的能级结构，以及光谱分析在科学技术中的应用。

第二章 量子力学初步光的波动粒子二象性(duality) 光的波动性波动特性参量： 频率(ν)，波长(λ)，波矢(k)，偏振(E 0)，位相（ϕ） 参量关系：νλ＝c ；2π /λ = k ；（k ·r - 2πνt ）＝ϕ平面波的表示： E ＝ E 0 cos[k ·r - 2πνt]＝ E 0)2(t r k i eπν-∙光的粒子性粒子特性参量：能量E ，动量p 。

粒子特性参量（E ，p ）和波动特性参量（ν，λ)由Einstein 关系联系起来：E ＝ h ν ＝hc / λ ，p ＝ h / λ ＝ h ν / c ＝ ℏkp ＝ℏk ＝ (h / λ) k 0 (k 0 ：光传播的方向)光子能量的实验证实：光电效应实验光子动量的实验证实：康普顿－吴有训散射实验物质的波粒二象性德布罗意（法国人，1924，巴黎大学文理学院本科生）的类比假设；物质波的物理诠释：物质波是一种慨率波。

如果用波函数ψ ( r , t)表示物质波，∣ψ ( r , t)∣2d τ (d τ：体积元)表示粒子在t 时刻，在d τ中出现的慨率。

− 量子力学基本原理之一。

不确定关系（测不准关系 − 量子力学基本原理之二） 坐标和动量的不确定性：∆q ∆p ≥ ℏ/2；能量和动时间的不确定性：∆E ∆t ＝∆p ∆q ≥ ℏ/2 波函数和量子态1， 波函数的规一化2, 波函数的完备性 3, 量子态的表象4，本征态，本征函数，本征值 态叠加原理（量子力学基本原理之三）薛定谔方程1, 含时薛定谔方程（量子力学基本原理之四：量子力学中的牛顿定律）i ℏt∂∂ψ ( r , t) = [m222∇-+V(r , t)] ψ ( r , t)2， 定态薛定谔方程[m222∇-+V(r )] ψ (r )＝E ψ (r )1D 无限深势阱中的粒子：E =mk 222 ＝22222mLn π ＝E nψ (x)＝A sin(Ln πx) = ψ n (x) ＝21)2(Lsin (Ln πx)量子力学中的一些理论和方法1，平均值和算符的引入2，力学量用算符表示（在位置表象中）3，力学量Q 的平均值：<Q （p, r ）> ＝τψψd r r i Q r )(),()(*∇-⎰∞∞-本征函数，本征值，本征值方程的定义和性质轨道角动量1， L在直角坐标系中的算符表示 2， L在球坐标系中的表示3， z l ˆ和2ˆl 的本征函数和本征值2ˆl Y l, m （θ, ϕ）＝l (l +1) ℏ2Y l, m （θ, ϕ）；z l ˆ Y l, m （θ, ϕ）＝z l ˆΦm （ϕ）Θl, m （θ）= m ℏ Y l, m （θ, ϕ）。

高考物理近代物理知识点之原子核难题汇编及解析(3)一、选择题1．太阳内部发生核反应方程，该反应出现了质量亏损下列说法正确的是 A ．x 是负电子，反应过程放出能量B ．x 是正电子，反应过程放出能量C ．x 是负电子，反应过程吸收能量D ．x 是正电子，反应过程吸收能量2．下列说法正确的是（ ）A ．a 粒子散射实验可以估算原子核的半径的大小B ．玻尔理论可以解释原子的稳定，也能完美解释所有原子光谱规律C ．γ射线是穿透能力极强的电磁波，可以穿透几厘米的铅板D ．结合能越大的原子核越稳定3．下列说法正确的是（ ）A ．不确定关系告诉我们，不能准确测量物体的位置或动量的值B ．天然放射现象揭示了原子具有核式结构C ．原子核衰变的半衰期不受温度压强影响，但与元素的状态有关D ．氢弹的原理是核聚变，同等情况释放的能量大于原子弹4．关于原子、原子核以及核反应，以下说法正确的是（ ）A ．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线，且γ射线穿透能力最强B ．一个氢原子从n =3的能级发生跃迁，可能只辐射1种频率的的光子C ．10个23592U 原子核经过一个半衰期后，一定还剩5个23592U 原子核没发生衰变 D ．核泄漏事故污染物铯(Cs)137能够产生对人体有危害的辐射，其衰变方程为1371375556Cs Ba+x ，由方程可判断x 是正电子5．某一放射性元素放出的射线通过电场后分成三束，如图所示，下列说法正确的是A ．射线1的电离作用在三种射线中最强B ．射线2贯穿本领最弱，用一张白纸就可以将它挡住C ．放出一个射线1的粒子后，形成的新核比原来的电荷数少1个D ．一个原子核放出一个射线3的粒子后，质子数和中子数都比原来少2个6．对原子的认识，错误．．的是 A ．原子由原子核和核外电子组成B ．原子核的质量就是原子的质量C ．原子核的电荷数就是核中的质子数D ．原子序数等于核电荷与电子电荷大小的比值7．关于近代物理，下列说法正确的是（ ）A ．射线是高速运动的氦原子B ．核聚变反应方程，表示质子 C ．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比D ．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氦原子光谱的特征8．关于天然放射性，下列说法正确的是A ．所有元素都可能发生衰变B ．放射性元素的半衰期与外界的温度有关C ．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D ．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最弱9．由于地震、山洪等原因将大量的金丝楠及其他树种深埋，经千万年碳化、氧化、冲刷形成似石非石、似木非木的植物“木乃伊”，又叫碳化木，俗称乌木，已知植物存活期间，其体内14C 与12C 的比例与大气中相同，生命活动结束后，14C 衰变为14N ，14C 的比例持续减少，其半衰期约为5700年，现通过测量得知，某乌木样品中14C 的比例恰好是现代植物所制样品的二分之一。

原子物理第三章习题答案第三章量子力学初步3.1 波长为οA 1的X 光光子的动量和能量各为多少？解：根据德布罗意关系式，得：动量为：12410341063.6101063.6----=?==秒米千克λhp 能量为：λ/hc hv E==焦耳151083410986.110/1031063.6---?==。

3.2 经过10000伏特电势差加速的电子束的德布罗意波长?=λ 用上述电压加速的质子束的德布罗意波长是多少？解：德布罗意波长与加速电压之间有如下关系：meV h 2/=λ 对于电子：库仑公斤，19311060.11011.9--?=?=e m把上述二量及h 的值代入波长的表示式，可得：οοολA A A V 1225.01000025.1225.12===对于质子，库仑公斤，19271060.11067.1--?=?=e m ，代入波长的表示式，得：ολA 319273410862.2100001060.11067.1210626.6----?==3.3 电子被加速后的速度很大，必须考虑相对论修正。

因而原来ολA V25.12=的电子德布罗意波长与加速电压的关系式应改为：ολA V V)10489.01(25.126-?-=其中V 是以伏特为单位的电子加速电压。

试证明之。

证明：德布罗意波长：p h /=λ对高速粒子在考虑相对论效应时，其动能K 与其动量p 之间有如下关系：222022c p c Km K =+而被电压V 加速的电子的动能为：eV K =2200222/)(22)(c eV eV m p eV m ceV p +=+=∴因此有：2002112/c m eV eVm h p h +==λ一般情况下，等式右边根式中202/c m eV 一项的值都是很小的。

所以，可以将上式的根式作泰勒展开。

只取前两项，得：)10489.01(2)41(260200V eVm h c m eV eVm h -?-=-=λ 由于上式中οA VeV m h 25.122/0≈，其中V 以伏特为单位，代回原式得：ολA V V)10489.01(25.126-?-=由此可见，随着加速电压逐渐升高，电子的速度增大，由于相对论效应引起的德布罗意波长变短。

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。

芯衣州星海市涌泉学校原子的核式构造原子核教学目的：1、使学生掌握α粒子散射实验的结果和由此而提出的原子的核式构造学说。

2、根据α粒子散射实验，否认了汤姆生的原子模型，确立了原子的核式构造学说，使学生更好地理解实验和理论的关系，理解原子物理的研究方法是在实验的根底上进展科学分析。

3、培养学生由现象的分析而归纳结论的逻辑推理才能，进步学生的阅读才能和表达才能。

4、通过对原子构造的认识过程的学习，使学生认识到人类对微观世界的认识是不断定扩大和加深的，从而进展辩证唯物主义教育。

第一课时一、引入新课个绍本章的中心内容和学习方法这章是高二物理的最后一章，包括原子构造、原子核的组成和原子能等内容。

原子是微小的，无法直接观察它的内部构造，实验中研究原子的有效方法是利用高能粒子去碰撞原子，引起某些可能观察到的现象，从分析这些现象的过程中逐步探究认识原子的内部构造和规律。

在这一章中重点讲述了人类是在哪些实验根底上认识原子构造和原子核组成的。

怎样在实验与理论的互相推动下，使认识不断开展不断深化的。

这一章的特点是内容较抽象，缺少实验演示，定性说明多。

同学们学习本章时要发挥想象力，要重视概念和理论的实验根底，以及理论的产生过程。

要掌握有关的计算问题，学习科学家的思维过程。

二、讲授新课1、19世纪末以前，人们认为原子是不可再分的。

公元前5世纪，希腊哲学家提出物质是由不可分的微粒〔原子〕组成的。

不过没有实验根据。

一百多前，人们从化学实验中知道，物质由分子组成，分子由原子组成。

因在化学反响中原子的种类和数目不变，使人们认为原子是组成物质的最小微粒，是不能再分的。

2、电子的发现。

〔1〕介绍阴极射线：在封闭的玻璃管内有两个电极，抽出管内的空气〔压强在10-2mmHg以下〕。

当两极间加高压时，从阴极发出一种射线叫阴极射线，它能使对着阴极的玻璃管壁发出荧光。

在19世纪70年代已有人提出它是带负电的粒子流，但实验证据缺乏。

〔2〕1897年英国科学家汤姆生利用阴极射线在电场中和磁场中的偏转的实验证明了阴极射线是带负的的粒子流。

波粒二象性 一、能量量子化1.热辐射：我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫做热辐射。

（辐射强度按波长的分布情况随温度而有所不同;（热辐射不一定需要高温，任何温度下都能发生热辐射，只是温度低时辐射弱，温度高时辐射强．在一定温度下，不同物体所辐射的光谱的成分有显著不同.)2.黑体：某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。

（黑体实际上是不存在的，只是一种理想情况；黑体看上去不一定是黑的；黑体同其他物体一样也在辐射电磁波，黑体的辐射规律最为简单，黑体辐射强度只与温度有关．）3.黑体辐射的实验规律①一般材料的物体，辐射电磁波的情况，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。

随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．4.②维恩公式：在短波区与实验非常接近，在长波区则与实验偏离很大．③瑞利（金斯）公式：在长波区与实验基本一致，但在短波区与实验严重不符，由理论得出的荒谬结果被称为“紫外灾难”．5.(1)普朗克的假说：能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)能量子公式：ε＝h ν，其中ν是电磁波的频率，h 称为普朗克常量h ＝6.626×10－34J ·s.(一般取h ＝6.63×10－34J ·s)(3)能量的量子化：在微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的．这种现象叫能量的量子化．(4)①借助于能量子的假说，普朗克得出了黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合之好令人击掌叫绝．②普朗克在1900年把能量子列入物理学，正确地破除了“能量连续变化”的传统观念，成为新物理学思想的基石之一。

二、光的粒子性6.光电效应：当光线照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象，称为光电效应。

原子物理前三章总结知识点第一章：原子结构原子是物质的基本单位，由原子核和围绕核运动的电子构成。

原子核由质子和中子组成，质子带正电荷，中子不带电荷。

电子带负电荷，其质量远小于质子和中子。

根据量子力学的原理，电子围绕原子核运动的轨道是分立的，不同轨道对应不同能级，每个轨道能容纳不同数量的电子。

原子的质量主要来自于原子核，而原子的大小和化学性质则主要由外部的电子决定。

第二章：原子核的特性原子核是原子的中心部分，其质子数和中子数决定了元素的化学性质和同位素的特性。

原子核的直径约为10^-15米，其密度非常大，几乎占据整个原子的质量。

原子核的质子数和中子数决定了原子的质量数，而元素的化学性质主要由其质子数决定。

原子核还具有强相互作用力和弱相互作用力，它们决定了原子核的稳定性和放射性衰变特性。

第三章：基本粒子的性质在原子物理中，我们还需要了解一些基本粒子的性质。

目前已知存在六种夸克，它们是构成质子和中子的基本粒子。

另外，还存在三种带电轻子，它们是电子、μ子和τ子。

此外，还存在四种中微子，它们几乎没有质量和电荷，对弱相互作用起主要作用。

基本粒子的性质对于我们理解物质的基本结构和相互作用有重要意义。

总结以上讨论，原子物理是一门涉及原子和基本粒子结构、性质及相互作用的重要学科。

通过对原子结构、原子核的特性和基本粒子的性质的研究，我们可以更深入地了解物质的本质和相互作用规律。

这对于解决一些基本问题，如能源供给、材料制备和环境保护等具有重要意义。

希望通过学习原子物理的知识，我们能更好地理解自然界的规律，推动科学技术的发展和人类社会的进步。

原子物理（3—5）（一）动量物体的动量 P=mv ，矢量① 动量守恒'+'=+22112211v m v m v m v m ,使用时需选择正方向② 条件：（Ⅰ）系统F 合=0；（Ⅱ）F 内>> F 外；（Ⅲ）系统某方向上F 合=0 ③ 实例：碰撞、爆炸、反冲等 ④ 动量与动能 mpE k 22=，k mE p 2=练习1：静止的Li 63核俘获一个速度s m v /107.741⨯=的中子而发生核反应，生成一个新核和速度大小为s m v /100.242⨯=、方向与反应前中子速度方向相同的氦核He 42，上述核反应方程为 ，另一个新核的速度大小为 m/s 。

练习2：（教科书P 51）两个氘核聚变时产生一个中子和一个氦核（氦的同位素），已知氘核的质量m H =2.0141u ，氦核的质量为m He =3.0160u ，中子的质量为m n =1.0087u ，（以上质量均指静质量）（1）写出核反应方程（2）计算反应释放出的核能（3）如果反应前两个氘核的动能均为0.35Mev ，它们正面对碰发生聚变，且反应释放的核能全部转化为动能，计算反应生成的氦核和中子的动能。

（二）原子结构1.原子模型2．氢原子光谱（1）光谱种类① 发射光谱：物质发光直接产生的光谱。

（例如炽热的固体、液体及高温高压气体发光产生连续光谱．．．．；稀薄气体发光产生线状谱．．．，不同元素的线状谱线不同，又称特征谱线） ② 吸收光谱：连续谱线中某些频率的光被稀薄气体吸收后产生的光谱，元素能发射出何种频率的光，就相应能吸收何种频率的光，因此吸收光谱也可作元素的特征谱线。

（2）氢原子的光谱是线状的（这些亮线称为原子的特征谱线），即辐射波长是分立的。

3．玻尔的原子能级结构① 卢瑟福的原子核式结构学说跟经典的电磁理论发生矛盾（“核式结构模型”无法解释a 、原子的稳定性；b 、原子光谱的分立特征）1913年玻尔（丹麦）在其基础上，把普朗克的量子理论运用到原子系统上，提出玻尔理论。

原子物理學(三) 核能 5.3 核能核裂變 原子核進行裂變反應時會釋出能量原子核鏈式反應核聚變 兩個原子核進行聚反應時會釋出能量聚變反應是太陽能量的來源1. 核能 (nuclear energy)i) 簡單理論Î核能可透過核裂變和核聚變兩種方法由原子核釋放出來。

Ö核裂變是一個重原子核，分裂成為多個較輕的原子核的過程。

Ö核顥變是兩個或多個輕原子核，結合成一個較重的原子核的過程。

ii) 核裂變 (nuclear fission)a) 一個鈾235原子(U235)被慢中子轟擊時會分裂成兩個較小的原子和若干個快中子，這程過程稱為核裂變。

b) 連鎖反應 (chain reaction)Î當一個鈾235原子被一個中子轟擊而分裂時，會發射幾個中子。

Î這些中子會轟擊另外幾個鈾原子而使這幾個鈾原子裂變並發射更多的中子。

Î這些中子又會轟擊更多其它的原子，如此推如下圖所示。

這樣的過程稱為連鎖反應。

c) 原子彈爆發Î要是一塊鈾的大小超過了某一臨界體積(大約相當於一個網球小)，將會發生不可控制的連鎖反應而在短時間內釋放出巨大的能量(正如在原子彈爆發時的情形一樣)。

d) 核反應堆 (nuclear reactor)Î如果使核裂變中的能量緩地釋放出來，那麼人類便可利用它們。

現在，人類能夠在核反應堆裏進行受控核裂變。

iii) 有關核能的辯論 (the nuclear debate)a) 贊成意見Î利用核能可以節約行將耗盡的礦物能源(煤，石油，天然氣)。

這些礦物能源可以節約下來，供第三世界的人們利用，或完全不利用(以減少溫室效應)。

Î核電站對環境造成污染比燃煤發電廠更小，也不會產生C02及S02而造成酸雨。

Î核廢物的數量小，且可以封閉在厚玻璃容器內深埋儲存。

Î核電廠發生意外的機會，比交通意外或墜機意外低。

Î建築核電廠比傳統的發電廠成本高得多。