高中物理選修3-5知識

原子的能級

1、盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說跟經(jīng)典的電磁理論發(fā)生矛盾(矛盾為：a、原子是不穩(wěn)定的;b、原子光譜是連續(xù)譜),1913年玻爾(丹麥)在其基礎(chǔ)上,把普朗克的量子理論運(yùn)用到原子系統(tǒng)上,提出玻爾理論.

2、玻爾理論的假設(shè)：

(1)原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中,在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的,電子雖然繞核運(yùn)動,但并不向外輻射能量,這些狀態(tài)叫做定態(tài).氫原子的各個(gè)定態(tài)的能量值,叫做它的能級.原子處于最低能級時(shí)電子在離核最近的軌道上運(yùn)動,這種定態(tài)叫做基態(tài);原子處于較高能級時(shí)電子在離核較遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)動的這些定態(tài)叫做激發(fā)態(tài).

(2)原子從一種定態(tài)(設(shè)能量為En)躍遷到另一種定態(tài)(設(shè)能量為Em)時(shí),它輻射(或吸收)一定頻率的光子,光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定,即 h = En ? Em,(能級圖見3-5第64頁)

(3)原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同的圓形軌道繞核運(yùn)動相對應(yīng).原子的定態(tài)是不連續(xù)的,因此電子的可能軌道的分布也是不連續(xù)的.

3、玻爾計(jì)算公式：rn =n2 r1 , En = E1/n2 (n=1,2,3??)r1 =0.53?10-10 m , E1 = -13.6eV ,分別代表第一條(即離核最近的)可能軌道的半徑和電子在這條軌道上運(yùn)動時(shí)的能量.(選定離核無限遠(yuǎn)處的電勢能為零,電子從離核無限遠(yuǎn)處移到任一軌道上,都是電場力做正功,電勢能減少,所以在任一軌道上,電子的電勢能都是負(fù)值,而且離核越近,電勢能越小.)

4、從高能級向低能級躍遷時(shí)放出光子;從低能級向高能級躍遷時(shí)可能是吸收光子,也可能是由于碰撞(用加熱的方法,使分子熱運(yùn)動加劇,分子間的相互碰撞可以傳遞能量).原子從低能級向高能級躍遷時(shí)只能吸收一定頻率的光子;而從某一能級到被電離可以吸收能量大于或等于電離能的任何頻率的光子.

5、一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí),可能輻射出的'光譜線條數(shù)為N= .

6、玻爾模型的成功之處在于它引入了量子概念(提出了能級和躍遷的概念,能解釋氣體導(dǎo)電時(shí)發(fā)光的機(jī)理、氫原子的線狀譜),局限之處在于它過多地保留了經(jīng)典理論(經(jīng)典粒子、軌道等),無法解釋復(fù)雜原子的光譜.

7、現(xiàn)代量子理論認(rèn)為電子的軌道只能用電子云來描述.

8、光譜測量發(fā)現(xiàn)原子光譜是線狀譜和夫蘭克—赫茲實(shí)驗(yàn)證實(shí)了原子能量的量子化(即原子中分立能級的存在)

物理選修3-5知識要點(diǎn)

一、原子核的衰變 半衰期

1、原子核由于放出某種粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓凶鲈雍说乃プ?在衰變中電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都是守恒的(注意：質(zhì)量并不守恒.).γ射線是伴隨α射線或β射線產(chǎn)生的,沒有單獨(dú)的γ衰變(γ衰變：原子核處于較高能級,輻射光子后躍遷到低能級.).α衰變舉例 ;β衰變舉例 .

2、半衰期：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變需要的時(shí)間.放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部本身的因素決定,與原子所處的物理狀態(tài)或化學(xué)狀態(tài)無關(guān),它是對大量原子的統(tǒng)計(jì)規(guī)律.N= , m= .

二、、放射性的應(yīng)用與防護(hù) 放射性同位素

1、放射性同位素的應(yīng)用：a、利用它的射線(貫穿本領(lǐng)、電離作用、物理和化學(xué)效應(yīng));b、做示蹤原子.

2、放射性同位素的防護(hù)：過量的射線對人體組織有破壞作用,這些破壞往往是對細(xì)胞核的破壞,因此,在使用放射性同位素時(shí),必須注意人身安全,同時(shí)要放射性物質(zhì)對空氣、水源等的破壞.

三、氫原子的光譜

1、光譜的種類：(1)發(fā)射光譜：物質(zhì)發(fā)光直接產(chǎn)生的光譜.熾熱的固體、液體及高溫高壓氣體發(fā)光產(chǎn)生連續(xù)光譜; 稀薄氣體發(fā)光產(chǎn)生線狀譜,不同元素的線狀譜線不同,又稱特征譜線. (2)吸收光譜：連續(xù)譜線中某些頻率的光被稀薄氣體吸收后產(chǎn)生的光譜,元素能發(fā)射出何種頻率的光,就相應(yīng)能吸收何種頻率的光,因此吸收光譜也可作元素的特征譜線.

2、氫原子的光譜是線狀的(這些亮線稱為原子的特征譜線),即輻射波長是分立的.

3、基爾霍夫開創(chuàng)了光譜分析的方法：利用元素的特征譜線(線狀譜或吸收光譜)鑒別物質(zhì)的分析方法.