2022-2023年高考物理一轮复习 原子物理课件(重点难点易错点核心热点经典考点)

这是一份2022-2023年高考物理一轮复习 原子物理课件(重点难点易错点核心热点经典考点)，共60页。PPT课件主要包含了频率波速波长，波长红橙黄绿青蓝紫，实验探究，光电效应现象，具有瞬时性，阴极射线，电子的发现，比荷求法，密立根油滴实验，发现阴极射线等内容，欢迎下载使用。
光是宇宙中速度最高的物质，有30万千米每秒，光撞在人身上，为什么却毫无被撞的感觉。那么光究竟是什么？
光是电磁波：光的干涉、衍射现象说明光是波。
19世纪60年代，麦克斯韦又从理论上确定了光的电磁波本质。
正当人们以为光的波动理论似乎非常完美的时候，又发现了用波动说无法解释的新现象——光电效应现象。
1、把一块锌板连接在验电器上，开始时锌板带负电，验电器指针张开，用紫外线照射锌板，观察验电器指针的变化。
表明锌板在射线照射下失去电子!
现象：验电器指针张角变小。
定义：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。
逸出的电子称为光电子。光电子定向移动形成的电流叫光电流。
1887年，赫兹在研究电磁波的实验中偶然发现，接收电路的间隙如果受到光照就更容易产生电火花。这就是最早的光电效应。后来经过汤姆逊等多名科学家的实验研究，证实了这个现象。
疑问：光电子的发射与什么因素有关呢？
二、光电效应的实验规律
光照不变，增大 UAK，G 表中电流达到某一值后不再增大，即达到饱和值。
因为光照条件一定时，K 发射的电子数目一定。
实验表明：入射光越强，饱和电流越大，单位时间内发射 的光电子数越多。
2. 存在遏止电压和截止频率
加反向电压，如图所示：
光电子所受电场力方向与光电子速度方向相反，光电子做减速运动。
U = 0 时，I ≠ 0，因为电子有初速度。
则 I = 0，式中 Uc 为遏止电压。
（1）遏止电压 Uc ：使光电流减小到零的反向电压
实验表明:对于一定颜色(频率)的光, 无论光的强弱如何,遏止电压是一样的. 光的频率 改变时，遏止电压也会改变。
光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与入射光的强弱无关。
（2）截止频率：对于每种金属，都有相应确定的截止频率 νc 。
当入射光频率 ν > νc 时，电子才能逸出金属表面；
当入射光频率 ν < νc 时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。
实验结果：即使入射光的强度非常微弱，只要入射光频率大于被照金属的截止频率，电流表指针也几乎是随着入射光照射就立即偏转。
更精确的研究推知，光电子发射所经过的时间不超过10－9 s（这个现象一般称作“光电子的瞬时发射”）。
三、爱因斯坦的光量子假设
在光电效应中金属中的电子吸收了光子的能量，一部分消耗在电子逸出功 W0 ，另一部分变为光电子逸出后的动能 Ek 。由能量守恒可得出：
2. 爱因斯坦光电效应方程
爱因斯坦受到普朗克的启发，于1905年提出：在空间传播的光也不是连续的，光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成。频率为v的光的能量子为hν。这些能量子后来被称为光子。
光是由大量能量为 ε = hν 的光子组成的粒子流组成的，这些光子沿光的传播方向以光速 c 运动。
3. 光子说对光电效应的解释
(2) 电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流自然几乎是瞬时发生的。
(3) 光强较大时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子多，因而饱和电流大。
(1) 爱因斯坦方程表明，光电子的初动能 Ek 与入射光的频率成线性关系，与光强无关。只有当 hν > W0 时，才有光电子逸出，vc= W0 /h 就是光电效应的截止频率 。
4. 光电效应理论的验证
美国物理学家密立根，花了十年时间做了“光电效应”实验，结果在 1915 年证实了爱因斯坦方程，h 的值与理论值完全一致，又一次证明了“光量子”理论的正确。
一、光电效应的基本规律
(2)存在遏止电压和截止频率
(1)存在饱和电流
二、光子说 1、光子：光辐射不连续，每一份光的能量子称为一个光子。 2、一个光子的能量： ε = hν
三、爱因斯坦光电效应方程
1.热辐射(1)定义：周围的一切物体都在辐射 ，这种辐射与物体的 有关，所以叫热辐射.(2)特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体的 不同而有所不同.
2.(能量量子化的计算)人眼对绿光最敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能觉察，普朗克常量为6.63×10－34 J·s，光速为3.0×108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是A.2.3×10－18 W B.3.8×10－19 WC.7.0×10－10 W D.1.2×10－18 W
1.光电效应及其规律(1)光电效应现象照射到金属表面的光，能使金属中的 从表面逸出，这个现象称为光电效应，这种电子常被称为 .(2)光电效应的产生条件入射光的频率 金属的截止频率.
(3)光电效应规律①每种金属都有一个截止频率νc，入射光的频率必须 这个截止频率才能产生光电效应.②光电子的最大初动能与入射光的 无关，只随入射光频率的增大而 .③光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9 s.④当入射光的频率大于或等于截止频率时，入射光越强，饱和电流越大，逸出的光电子数越多，逸出光电子的数目与入射光的强度成正比，饱和电流的大小与入射光的强度成 .
2.爱因斯坦光电效应方程(1)光电效应方程①表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝ .②物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的________ .(2)逸出功W0：电子从金属中逸出所需做功的 ，W0＝hνc＝ .(3)最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的 吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值.
例1　如图3所示为研究光电效应的电路图.开关闭合后，当用波长为λ0的单色光照射光电管的阴极K时，电流表有示数.下列说法正确的是A.若只让滑片P向D端移动，则电流表的示数一定增大B.若只增加该单色光的强度，则电流表示数一定增大C.若改用波长小于λ0的单色光照射光电管的阴极K， 则阴极K的逸出功变大D.若改用波长大于λ0的单色光照射光电管的阴极K， 则电流表的示数一定为零
光电效应现象和光电效应方程的应用
例2　我国中微子探测实验利用光电管把光信号转换成电信号.如图4所示，A和K分别是光电管的阳极和阴极，加在A、K之间
的电压为U.现用发光功率为P的激光器发出频率为ν的光全部照射在K上，回路中形成电流.已知阴极K材料的逸出功为W0，普朗克常量为h，电子电荷量为e.(1)求光电子到达A时的最大动能Ekm；
(2)若每入射N个光子会产生1个光电子，所有的光电子都能到达A，求回路的电流强度I.
例3　(多选)对于钠和钙两种金属，其遏止电压Uc与入射光频率ν的关系如图5所示.用h、e分别表示普朗克常量和电子电荷量，则A.钠的逸出功小于钙的逸出功B.图中直线的斜率为C.在得到这两条直线时，必须保证入射光的光强相同D.若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能， 则照射到钠的光频率较高
例4　(多选)图6甲是光电效应的实验装置图，图乙是光电流与加在阴极K和阳极A上的电压的关系图象，下列说法正确的是A.只要增大电压，光电流就会一直增大B.遏止电压越大，说明从该金属中逸出 的光电子的最大初动能越大C.由图线①、②、③可知对某种确定的金属来说，其遏止电压只由入射 光的频率决定D.由图线①、③可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和光电 流越大
3.(光电效应方程)(多选)用如图7所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为2.5 eV的光照射到光电管上时，电流表G的读数为0.2 mA.移动滑动变阻器的触点c，当电压表的示数大于或等于0.7 V时，电流表G的读数为0.则A.光电管阴极的逸出功为1.8 eVB.开关K断开后，没有电流流过电流表GC.光电子的最大初动能为0.7 eVD.改用能量为1.5 eV的光子照射，电流表 G也有电流通过，但电流较小
4.(光电效应方程)(多选)如图8是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系图象，由图象可知A.该金属的逸出功等于EB.该金属的逸出功等于hνcC.图线的斜率与普朗克常量无关D.入射光的频率为2νc时，产生的光电子的最大初动能为E
实验现象：玻璃管内出现了荧光
如图，真空玻璃管中K是金属板制成的阴极，A是金属环制成的阳极；把它们分别连接在感应图的负极和正极上。管中十字状物体是个金属片。接通电源时，感应圈产生的近万伏的高电压加在两个电极之间，观察管端玻璃壁上亮度的变化。
早在1858年，德国物理学家普吕克尔就在类似的实验中观察到了玻璃管壁上的荧光及管中物体在玻璃壁上的影。
1876年，德国物理学家戈德斯坦认为管壁上的荧光是由于玻璃受到的阴极发出的某种射线的撞击而引起的，并把这种未知射线称之为阴极射线。
电磁波说：赫兹认为这种射线的本质是一种电磁波的传播过程。
粒子说：汤姆孙认为这种射线的本质是一种高速粒子流。[
阴极射线的本质是什么？
英国物理学家J.J.汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子。实验装置如图所示，
实验过程：（1）K、A部分产生阴极射线 （2）A、B只让水平运动的阴极射线通过 （3）D1、D2之间加电场或磁场检测阴极射线是否带电和带电性质 （4）荧光屏显示阴极射线到达的位置，对阴极射线的偏转做定量的测定
（5）当金属板D1、D2之间未加电场时射线不偏转，射在屏上的P1点，按 图示方向加电场E之后，射线发生偏转并射到屏上的P2点。
结论：汤姆孙得出阴极射线的本质是带负电的粒子流。
如何求阴极射线的比荷？
思考：1、为使阴极射线不发生偏转，在平行极板区域应采取什么措施？
在平行板区域加一磁场且磁场方向必须垂直纸面向外，当满足条件 时，则阴极射线不发生偏转，则：
2、若撤去磁场，带电粒子由P1点偏离到P2，P2到P1竖直距离为y,屏幕到金属板D1、D2右端的距离为D，你能算出阴极射线的比荷吗？
3、若撤去电场，利用磁场使带电的阴极射线发生偏转，能否根据磁场的特点和带电粒子在磁场中的运动规律来计算阴极射线的比荷？
阴极射线打在屏上的P2点，只要测出粒子打到屏上的速度方向（与水平方向的夹角θ）由图可知：
1. 用“电偏转”测定阴极射线比荷的表达式：
2. 用“磁偏转”测定阴极射线比荷的表达式：
由实验测得的阴极射线粒子的比荷是氢离子比荷的近两千倍。汤姆孙猜测若这种粒子的电荷量与氢离子的电荷量相同，则其质量约为氢离子质量的近两千分之一。汤姆孙后续的实验粗略测出了这种粒子的电荷量确实与氢离子的电荷量差别不大，证明了他当初的猜测是正确的。后来，物理学家把新发现的这种组成阴极射线的粒子称之为电子。
第一次较为精确测量出电子电荷量的是美国物理学家密立根利用油滴实验测量出的。
电子的质量m=9.1094×10－31 kg
电子的电荷量e=1.6022×10－19 C
密立根实验发现：电荷具有量子化的特征，即任何带电体的电荷只能是e的整数倍。
汤姆孙用不同材料的阴极和不同的方法做实验，所得比荷的数值是相等的。说明这种粒子是构成各种物质的共有成分。
阴极射线是带电微粒流——电子
电子是所有原子的组成部分
原子不是组成物质的最小微粒
原子中正负电荷分布的研究
汤姆孙的原子模型——“枣糕模型”
一、汤姆孙的原子模型（1898年）
在汤姆孙的原子模型中，原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，电子镶嵌其中。
二、1903年勒纳德电子束实验：
汤姆孙的原子模型与实验现象不符
结论：原子内部很空，或者说原子不是一个实心球体。
用电子束射到金属膜上，发现较高速度的电子束很容易穿透原子。
粒子散射实验是获取微观世界信息的重要方法。
原子的尺度小，结构非常紧密。我们可以采取什么样的方法来研究微观粒子的内部结构呢？英籍新西兰物理学家卢瑟福认为，要了解原子里到底有什么东西，最好用“炮弹”—— α粒子打到原子里面去试探一下。
α粒子特性：（1）具有足够的能量可以接近原子中心。（2）可使荧光物质发光。
1909～1911年，英国物理学家卢瑟福指导他的学生盖革和马斯顿进行了α粒子散射实验。
实验现象：1、绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进； 2、少数α粒子发生了较大的偏转，有极少数α粒子的偏转超过了90°； 3、有的甚至几乎达到180°。
1、西瓜模型或枣糕模型能否解释这种现象？
　 根据汤姆孙模型计算的结果：α粒子的质量约为电子质量的7300倍，电子使α粒子在速度的大小和方向上的改变是十分微小的；由于正电荷均匀分布，α粒子所受库仑力也很小，故α粒子偏转角度不会很大。
2、原子内部究竟是什么样的结构，才有可能造成这样的实验结果呢？
①绝大多数粒子基本不偏转：②少数粒子发生较大偏转：③极少数粒子被弹回：
表明绝大多数α粒子在穿过时没有受到力的作用，原子内部绝大部分是“空”的。
说明受到了极大的斥力，正电荷应集中在某个很小的地方。
表明α粒子受到了质量、电量均比它本身大得多的物体的作用。
四、α粒子散射实验分析
原子的核式结构 (1911年卢瑟福）
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全部质量都集中在原子核里。带负电的电子在核外空间绕着核旋转。
对α粒子散射实验现象解释
　α粒子穿过原子时，电子对α粒子运动的影响很小，影响α粒子运动的主要是带正电的原子核。α粒子穿过原子时，如果离核较远，受到的库仑斥力很小，运动方向改变很小，只有当α粒子十分接近核时，才受到很大的库仑斥力，发生大角度的偏转。
由于核很小，α粒子十分接近的机会很小，所以绝大多数α粒子基本上仍沿原方向前进，只有极少数发生大角度偏转。
注意：电子绕核旋转所需向心力就是核对它的库仑力。
（1）原子的半径的数量级为10-10m、原子核半径的数量级为10-15m。
（2）原子核所带正电荷数与核外电子数以及该元素在周期表内的原子序数相等。
原子核的电荷数:电荷数(Z)=质子数=原子序数
原子核的质量数:质量数(A)=核子数=质子数+中子数
牛顿发现了太阳光通过三棱镜后的色散现象，并把实验中得到的彩色光带叫做光谱。
（1）由于每种原子都有自己的特征谱线， 因此可以根据光谱来鉴别物质和确 定物质的组成成分。这种方法叫做 光谱分析。
（2）光谱分析法由基尔霍夫开创的。
（3）优点：灵敏度高。样本中一种元素 的含量达到10-10g时就可以被检测到。
（4）同种物质吸收光谱中的暗线与它明线光谱中的明线相对应，明线光谱和吸收光谱中的谱线都是原子的特征光谱，都可以用于光谱分析。
原子光谱的不连续性反映出原子结构的不连续性，所以光谱分析也可以用于探索原子的结构。
氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。
三、氢原子光谱的实验规律
气体放电管：玻璃管中的稀薄气体的分子在强电场的作用下会电离，成为自由移动的正负电荷，于是气体变成导体，导电时会发光。这样的装置叫做气体放电管。
氢原子光谱呈现分立的明线条纹，在可见光区内，由右向左，相邻谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律性。
1885年，巴耳末对当时已知的，在可见光区的4条谱线作了分析，发现这些谱线的波长可以用一个公式表示：
除了巴耳末系，后来发现的氢光谱在红外和紫外区的其它谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式。
n的两层含义：1、每一个n值分别对应一条谱线。 2、n只能取正整数3，4，5······，不能取连续值， 说明了原子光谱波长的分立特性（线状谱）。
1890年瑞典物理学家里德伯给出氢原子光谱公式:
无法解释原子的稳定性；也无法解释光谱的分立特征
辐射电磁波频率只是某些确定值
1、按照经典物理学的观点，在轨道上运动的电子带有电荷，运动中要辐射电磁波，电子损失了能量，其轨道半径不断缩小，最终落在原子核上，而使原子变得不稳定。 事实上，原子是稳定的。
事实上，辐射电磁波的频率也只是某些确定的值。原子光谱是不连续的，是线状谱。
原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾
2、由于电子轨道的变化是连续的，辐射电磁波的频率等于绕核运动的频率，连续变化，原子光谱应该是连续光谱。
3、新原子理论必须满足的要求：
（2）不同于经典理论。
（3）能解释原子的稳定性和原子的分立谱线；
1913年玻尔在卢瑟福的学说基础上，把微观世界中物理量取分立值的观念应用到原子系统，提出了自己的原子结构假说。
（1）围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值，这些现象叫做轨道量子化；
（2）不同的轨道对应着不同的状态，在这些状态中，尽管电子在做 变速运动，却不辐射能量，因此这些状态是稳定的；
原子在不同的状态之中具有不同的能量，所以原子的能量也是 量子化的。
这些量子化的能量值叫做能级。原子最低能级（离核最近）所对应的状态叫做基态，比基态能量高的状态叫激发态．
原子从基态向激发态跃迁，电子克服库仑引力做功增大电势能，原子的能量增加要吸收能量．
原子也可以从激发态向基态跃迁，电子所受库仑力做正功减小电势能，原子的能量减少要辐射出能量，这一能量以光子的形式放出．
电子从一种定态轨道（设能量为Em）跃迁到另一种定态（设能量为En）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即：
3、频率条件（跃迁假说）
(一般取电子离核处无穷远时系统电势能为零，其他状态下的势能值都是负值。)
2、成功预言了氢原子存在其它系谱线
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1、成功解释了氢原子的巴耳末系谱线
三、玻尔理论对氢光谱的解释
3、解释氢原子光谱的不连续性
将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁概念，完美解释了氢原子光谱的实验规律。
1、玻尔理论的可取之处
2、玻尔理论的不足之处
（1）无法解释较复杂原子的光谱。因为玻尔理论保留了“粒子”等经典概念和把电子的运动仍然看作经典力学下描述的轨道运动。
（2）没有认识到电子的波粒二象性，即电子出现位置是一种几率情况。
1、轨道量子化：围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值。不同的轨道对应着不同的状态，在这些状态中，尽管电子在做变速运动，却不辐射能量，因此这些状态是稳定的。
2、能量量子化：原子在不同的状态之中具有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的。
玻尔利用库仑力提供向心力，计算出了氢的电子可能的轨道半径和原子系统对应的总能量。(一般取电子离核处无穷远时系统电势能为零，其他状态下的势能值都是负值。)
r1 = 0.053 nm
（n = 1,2,3···）
这里的电势能 Ep＜0，原因是规定了无限远处的电势能为零。
量子数 n = 1定态，能量值最小，电子动能最大，电势能最小；量子数越大，能量值越大，电子动能越小，电势能越大。
轨道半径减小，库仑引力做正功，原子的电势能减小，电子动能增大，原子能量减小
轨道半径增大，库仑引力做负功，原子电势能增大，电子动能减小，原子能量增大
例：如果是一个处于n=5激发态的氢原子向基态跃迁，最多可以辐射 种不同频率的光。大量处于n=5激发态的氢原子向基态跃迁，最多可以辐射 种不同频率的光，。
人们认识原子核的结构就是从天然放射现象开始的。
人们通过什么现象或实验发现原子核是由更小的微粒构成的？
1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线。这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光 。
居里夫妇沥青中提出含铀物质射线比实际上铀发射的强,发现两种元素：钋(P)和镭(Ra)。
1、物质发射射线的性质称为 放射性。
2、具有发射性的元素称为 放射性元素。
3、元素这种自发 的放出射线的现象叫做天然放射现象。
×　×　×　×　××　×　×　×　××　×　×　×　××　×　×　×　×　
1.利用什么方法可以将天然放射线分离开来，并加以鉴别？
注意：放射性不是少数几种元素才有的。原子序数大于等于83的所有元素，都能自发地放出射线。原子序数小于83的元素，有的也具有放射性。
根据射线的偏转情况确定：偏转较小的一束射线由带正电荷的粒子组成，我们把它叫做α射线，α射线由带正电的α粒子组成。进一步研究表明α粒子就是氦原子核。由于α粒子的质量较大，所以α射线的穿透本领最小，我们用一张厚纸就能把它挡住。
与α射线偏转方向相反的那束射线带负电荷，我们把它叫做β射线。β射线由带负电的粒子（β粒子）组成，进一步研究表明β粒子就是电子。β射线的穿透本领较强，很容易穿透黑纸，还能穿透几毫米厚的铝板。
中间不发生偏转的那束射线叫做γ射线，研究表明，γ射线的实质是一种波长极短的电磁波，它不带电，是中性的。g射线的穿透本领极强，一般薄金属板都挡不住它，它能穿透几十厘米厚的水泥墙和几厘米厚的铅板。
2.元素的放射性是原子的性质还是原子核的性质？放射性的发现有何重要意义?
表明原子核也有内部结构。
1、如果一种元素具有放射性，那么不论它是以单质的形式存在，还是以某种化合物的形式存在，放射性都不受影响，即放射性与元素所处的化学状态无关。
2、放射性的强度也不受温度、外界压强的影响，即放射性与元素存在的物理状态无关。是原子核的性质，而不是原子的性质。只与原子核的内部结构有关。
研究表明：质子的性质和氢原子核的性质完全相同，所以质子就是氢原子核。
1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核，得到了质子 p
同样的方法，从氟、钠、铝的原子核中打出了质子。
原子核是否只是由质子组成呢？
——质子是原子核的组成部分。
1920年，卢瑟福预言：可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子。
1932年英国物理学家查德威克用α粒子轰击铍发现了中子 n。
研究证明中子的质量和质子的质量基本相同，但是不带电，是中性粒子。
在对各种原子核进行的实验中，发现质子和中子是组成原子核的两种基本粒子。
4、原子核中的两个等式:(1)核电荷数=质子数=原子序数=荷外电子数(2)质量数=核子数=质子数+中子数
3、质子和中子统称为核子。
5、同位素： 质子数相同，中子数不同的原子，（质量数自然不同），互为同位素。
α衰变：放出α粒子的衰变，如：
β衰变：放出β粒子的衰变，如：
1、中间用单箭头，不用等号；
2、是质量数守恒，不是质量守恒;
3、方程及生成物要以实验为基础，不能杜撰。
注意：质量数守恒指衰变前后核子的总数不变，并不是质量不变！
1、概念：原子核自发地放出 α粒子或 β粒子而转变为新核的现象。
2、规律：衰变前后的电荷数和质量数都守恒
α衰变：核内2个质子和2个中子作为整体被抛出；新核比原核质量数少4，质子数少2，在周期表中位置向前移两位。
β衰变：原子核内的一个中子变成质子，同时放出一个电子
γ 射线的产生：γ 射线经常是伴随着 α 射线和 β 射线产生的；产生的新核处于高能级，它要向低能级跃迁，辐射γ光子。
新核与原核质量数相同，质子增加1，在周期表中位置向后移一位。
2、一个原子只能发生一种衰变，但在一块放射性物质中可以同时放出α、β 和 γ 三种射线。
1、放射性元素衰变不可能有单独的γ衰变！
确定原子核衰变次数的方法与技巧
根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程:
2.意义：表示放射性元素衰变快慢的物理量。
1.定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。
3.不同的放射性元素其半衰期不同。
4.半衰期是由原子核内部本身的因素决定的，与原子所处的物理(温度、压强、磁场等外在因素)、化学状态(游离态或化合态)无关
经过 n 个半衰期( T )，原有质量与剩余的质量间的关系为
质量与原子个数相对应，故经过 n 个半衰期后剩余的粒子数与原有的粒子数之间的关系为
1、人们利用地壳岩石中存在的微量的放射性元素的衰变规律，测定地球的年龄为46亿年。地壳有一部漫长的演变历史，一部不断变化、不断发展的历史。2、碳14测年技术，14C是具有放射性的碳的同位素，能够自发的进行β衰变，变成氮。
不同的力在不同的尺度上发挥作用
原子核外，使电子不脱离原子核而形成原子，使原子结合成分子，使分子结合成液体和固体
思考：在原子核那样狭小的空间里，带正电的质子为什么在库仑斥力的作用下还能够挤在一起而不飞散？
验证：质子间的电磁力是万有引力的1035倍结论：核子不可能靠自身万有引力抗衡库仑斥力。猜想：存在第三种力——核力，是核力把核子束缚在核内，形成稳定的原子核。
1、定义：能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力叫做核力。
2、特点：（1）核力是强相互作用（强力）的一种表现。在原子核尺度内，核力比库仑力大得多。 （2）核力是短程力。约在10-15m 数量级时起作用，距离大于0.8×10-15m时为引力, 距离为10×10-15m 时核力几乎消失，距离小于 0.8×10-15m 时为斥力，因此 核子不会融合在一起。（3）核力与电荷无关。核力与核子电荷无关。（4）核力具有饱和性。每个核子只跟相邻的核子发生核力 作用，这种性质称之为核力的饱和性。
3、弱相互作用：弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，即引起中子－质子转变的原因。弱相互作用也是短程力（比强力更短），作用强度比电磁力小。
自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核，中子数大于质数，越重的元素，两者相差越多。
若增加中子，与其它核子无库仑力，但有核力，有助于原子核稳定。
原子核中质子与中子的比例
核越大，核子间距离增大。库仑力与核力均减少，但核力减少快。距离增大到一定程度时，核力较少，不足以平衡库仑力时，原子核会不稳定。
核力是短程力，若超过其作用范围，增加中子，原子核也不稳定，所以原子序数越大越不稳定。
1、结合能：当核子结合成原子核时要放出一定能量；原子核分解成核子时，要吸收 同样的能量．这个能量叫做原子核的结合能．
原子核核子越多，它的结合能越高。因此，有意义的是它的结合能与核子数之比，称作比结合能也叫平均结合能。
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。
由于核子间存在着强大的核力，所以核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化。
注意：结合能并不是由于核子结合成原子核而具有的能量，而是为把核子分开而 需要的能量。
1、从相对论得出，物体的能量和质量之间存在如下密切联系。
2、质量亏损：把组成原子核的核子的质量与原子核的质量之差叫做核的质量亏损。
核子在结合成原子核时出现质量亏损，所以要放出能量，大小为：
1、 使较重的核分裂成中等大小的 核，比结合能会增加，发生新 的质量亏损，释放结合能。
2、把较小的核合并成中等大小的 核，核子的比结合能会增加， 即核子将发生新的质量亏损， 释放结合能。
1938年底，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼发现，用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变。铀核裂变的产物是多种多样的，一种典型的反应是裂变为钡和氪，同时放出三个中子，其核反应方程是：
重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多的新原子核，并放出中子的过程，叫做核裂变。
1947年我国著名物理学家钱三强、何泽慧夫妇首先观察到中子轰击铀核的三分裂现象。
三分裂、四分裂概率低，是二分裂的千分之三
1kg铀中含有的铀核数为：
相当于标准煤的质量为：
1kg铀235全部裂变放出的能量相当于2800t标准煤完全燃烧时释放的能量，裂变时能产生几百万摄氏度的高温。
1Kg铀完全裂变释放的能量为：
求：1个U235发生裂变释放的能量？
1、定义：当一个中子引起一个重核裂变后，裂变释放的中子再引起其他重核裂变，且能不断继续下去，这种反应叫核裂变的链式反应。
2、临界体积和临界质量：使裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积，相应的质量叫做临界质量。
3、链式反应的条件:（1）有足够浓度的铀235（2）有足够数量的慢中子（3）发生裂变物质的体积大于临界体积或裂变物质的质量大于临界质量。
1.电子的发现：英国物理学家 发现了电子.2.α粒子散射实验：1909年，英国物理学家 和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿 方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来.3.原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的_____ 和几乎全部 都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转.
1.(原子的核式结构)在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生了大角度偏转，其原因是A.原子中的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上B.正电荷在原子中是均匀分布的C.原子中存在着带负电的电子D.原子只能处于一系列不连续的能量状态中
1.玻尔理论(1)定态假设：电子只能处于一系列 的能量状态中，在这些能量状态中电子绕核的转动是 的，电子虽然绕核运动，但并不产生电磁辐射.(2)跃迁假设：电子从能量较高的定态轨道(其能量记为Em)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为En，m>n)时，会放出能量为hν的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hν＝ .(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s)(3)轨道量子化假设：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应.原子的定态是 ，因此电子的可能轨道也是 .
2.氢原子的能量和能级跃迁(1)能级和半径公式：①能级公式：En＝ E1(n＝1,2,3…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝ eV.②半径公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3…)，其中r1为基态轨道半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10 m.(2)氢原子的能级图，如图1所示.
1.两类能级跃迁(1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发射光子.光子的频率ν＝(2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量.吸收光子的能量必须恰好等于能级差hν＝ΔE.
2.光谱线条数的确定方法(1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n－1).(2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数N＝3.电离(1)电离态：n＝∞，E＝0.(2)电离能：指原子从基态或某一激发态跃迁到电离态所需要吸收的最小能量.例如：基态→电离态：E吸＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV(3)吸收的能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还具有动能.
例1　如图2所示为氢原子能级图，金属钠的逸出功为2.29 eV，关于氢原子跃迁过程中发射或吸收光子的说法中正确的是A.用能量为11 eV的光子照射处于基态的氢原子，可使其 跃迁到n＝2能级B.用能量为0.6 eV的光子照射处于n＝5能级的氢原子，可 使其电离C.一群处于n＝5能级的氢原子向基态跃迁时，能发射出6种不同频率的光子D.一群处于n＝5能级的氢原子向基态跃迁时发出的不同频率的光子中， 有5种频率的光照射金属钠时可发生光电效应
2.(能级跃迁)氢原子能级图如图3，一群氢原子处于n＝4能级上.当氢原子从n＝4能级跃迁到n＝3能级时，辐射光的波长为1 884 nm，下列判断正确的是A.氢原子向低能级跃迁时，最多产生4种谱线B.从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量C.氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，辐射光的波长大 于1 884 nmD.用从n＝5能级跃迁到n＝2能级辐射的光照射W逸＝2.29 eV的钠，能发 生光电效应
3.(能级跃迁)(多选)由玻尔原子模型求得氢原子能级如图4所示，已知可见光的光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间，则A.氢原子从高能级向低能级跃迁时可能辐射出γ射线B.氢原子从n＝3的能级向n＝2的能级跃迁时会辐射出 红外线C.处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线 并发生电离D.大量氢原子从n＝4能级向低能级跃迁时可辐射出2种频率的可见光
1.原子核的组成：原子核是由 和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的 .2.天然放射现象放射性元素 地发出射线的现象，首先由 发现.天然放射现象的发现，说明 具有复杂的结构.
4.原子核的衰变(1)衰变：原子核自发地放出α粒子或β粒子，变成另一种 的变化称为原子核的衰变.
(3)γ射线：γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生的.
5.半衰期(1)公式：N余＝ ，m余＝ .(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由 决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)______(选填“有关”或“无关”).6.放射性同位素的应用与防护(1)放射性同位素：有 放射性同位素和 放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同.(2)应用：消除静电、工业探伤、做 等.(3)防护：防止放射性对人体组织的伤害.
例2　放射性元素A经过2次α衰变和1次β衰变后生成一新元素B，则元素B在元素周期表中的位置较元素A的位置向前移动了A.1位 B.2位C.3位 D.4位
4.(衰变方程、半衰期)花岗岩、大理石等装修材料中都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性的说法正确的是A. 衰变成 要经过8次β衰变和6次α衰变B.氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后只剩下1个氡原子核C.α射线与γ射线都是电磁波，α射线穿透本领远比γ射线弱D.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
(3)由于核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“→”表示反应方向.
核力和核能(1)核力：原子核内部， 间所特有的相互作用力.(2)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其对应的能量ΔE＝ .(3)原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量为ΔE＝ .
核能的计算方法(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”.(3)根据核子比结合能来计算核能：原子核的结合能＝核子比结合能×核子数.
A.X粒子是质子B.X粒子的质量为939.6 MeV/c2C.太阳每秒因为辐射损失的质量约为4.4×109 kgD.太阳每秒因为辐射损失的质量约为17.6 MeV/c2