01
考試要點
02
基本概念
一、原子模型
1、J·J湯姆生模型（棗糕模型）：1897年發(fā)現(xiàn)電子，認識到原子有復雜結構。
2、盧瑟福的核式結構模型（行星式模型）
α粒子散射實驗是用α粒子轟擊金箔，結果：絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前進，但是有少數(shù)α粒子發(fā)生了較大的偏轉。
這說明原子的正電荷和質量一定集中在一個很小的核上。
盧瑟福由α粒子散射實驗提出模型：在原子的中心有一個很小的核，叫原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子核里，帶負電的電子在核外空間運動。
由α粒子散射實驗的實驗數(shù)據(jù)還可以估算出原子核大小的數(shù)量級是10-15m。
3、玻爾模型（引入量子理論）
（1）玻爾的三條假設（量子化）
①軌道量子化：原子只能處于不連續(xù)的可能軌道中，即原子的可能軌道是不連續(xù)的
②能量量子化：一個軌道對應一個能級，軌道不連續(xù)，所以能量值也是不連續(xù)的，這些不連續(xù)的能量值叫做能級。在這些能量狀態(tài)是穩(wěn)定的，并不向外界輻射能量，叫定態(tài)
③原子可以從一個能級躍遷到另一個能級。原子由高能級向低能級躍遷時，放出光子，在吸收一個光子或通過其他途徑獲得能量時，則由低能級向高能級躍遷。原子在兩個能級間躍遷時輻射或吸收光子的能量（量子化就是不連續(xù)性，n叫量子數(shù)。）
（2）從高能級向低能級躍遷時放出光子；從低能級向高能級躍遷時可能是吸收光子，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。
（如在基態(tài)，可以吸收E ≥13、6eV的任何光子，所吸收的能量除用于電離外，都轉化為電離出去的電子的動能）。
（3）玻爾理論的局限性。由于引進了量子理論（軌道量子化和能量量子化），玻爾理論成功地解釋了氫光譜的規(guī)律。
但由于它保留了過多的經(jīng)典物理理論（牛頓第二定律、向心力、庫侖力等），所以在解釋其他原子的光譜上都遇到很大的困難。
4、氫原子中的電子云
對于宏觀質點，只要知道它在某一時刻的位置和速度以及受力情況，就可以應用牛頓定律確定該質點運動的軌道，算出它在以后任意時刻的位置和速度。
對電子等微觀粒子，牛頓定律已不再適用，因此不能用確定的坐標描述它們在原子中的位置。玻爾理論中說的“電子軌道”實際上也是沒有意義的。
更加徹底的量子理論認為，我們只能知道電子在原子核附近各點出現(xiàn)的概率的大小。在不同的能量狀態(tài)下，電子在各個位置出現(xiàn)的概率是不同的。
如果用疏密不同的點子表示電子在各個位置出現(xiàn)的概率，畫出圖來，就像一片云霧一樣，可以形象地稱之為電子云。
二、天然放射現(xiàn)象
1、天然放射現(xiàn)象：天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，使人們認識到原子核也有復雜結構。
1895年——湯姆生——電子
1896年——貝可勒爾——天然放射現(xiàn)象
1897年——倫琴——倫琴射線
大于等于83號元素的都具有天然放射性，小于83號的有的也具有天然放射性
2、各種放射線的性質比較
種類
本質
質量（u）
電荷（e）
速度（c）
電離性
貫穿性
α射線
氦核
4
+2
0、1
最強
最弱，紙能擋住
β射線
電子
1/1840
-1
0、99
較強
較強，穿幾mm鋁板
γ射線
光子
0
0
1
最弱
最強，穿幾cm鉛版
三種射線在勻強磁場、勻強電場、正交電場和磁場中的偏轉情況比較：
如（1）、（2）圖所示，在勻強磁場和勻強電場中都是β比α的偏轉大，γ不偏轉；
區(qū)別是：在磁場中偏轉軌跡是圓弧，在電場中偏轉軌跡是拋物線。
（3）圖中γ肯定打在O點；如果α也打在O點，則β必打在O點下方；如果β也打在O點，則α必打在O點下方。
3、半衰期
（1）描述衰變的快慢
（2）由核內部本身決定，與所處的物理和化學狀態(tài)無關
（3）是統(tǒng)計規(guī)律，少數(shù)原子核不存在該規(guī)律
三、核反應（核的變化，電荷數(shù)守恒，質量數(shù)守恒，質量并不守恒 ）
1、衰變：
γ衰變：原子核的能量也是不連續(xù)的，原子核放出射線后，核處于激發(fā)態(tài)，當它向低能級躍遷時，輻射γ光子。
因此γ衰變是伴隨著α、β衰變發(fā)生的。
2、人工轉變：
放射性同位素的應用
①利用其射線：α射線電離性強，用于使空氣電離，將靜電泄出，從而消除有害靜電。γ射線貫穿性強，可用于金屬探傷，也可用于治療惡性腫瘤。
各種射線均可使DNA發(fā)生突變，可用于生物工程，基因工程。
②作為示蹤原子。用于研究農(nóng)作物化肥需求情況，診斷甲狀腺疾病的類型，研究生物大分子結構及其功能。
③進行考古研究。利用放射性同位素碳14，判定出土木質文物的產(chǎn)生年代。一般都使用人工制造的放射性同位素（種類齊全，半衰期短，可制成各種形狀，強度容易控制）。
3、重核的裂變：
在一定條件下（超過臨界體積），裂變反應會連續(xù)不斷地進行下去，這就是鏈式反應。
4、輕核的聚變：
（需要幾百萬度高溫，所以又叫熱核反應）
四、核能
1、核能：核反應中放出的能叫核能。
2、質量虧損：核子結合生成原子核，所生成的原子核的質量比生成它的核子的總質量要小些，這種現(xiàn)象叫做質量虧損。
3、愛因斯坦質能方程：物體的能量和質量間存在著正比關系。比例系數(shù)為光速的平方。
（在非國際單位里，可以用1Uc2=931、5MeV。它表示1原子質量單位的質量跟931、5MeV的能量相對應。）
4、釋放核能的途徑
凡是釋放核能的核反應都有質量虧損。核子組成不同的原子核時，平均每個核子的質量虧損是不同的，所以各種原子核中核子的平均質量不同。
核子平均質量小的，每個核子平均放的能多。鐵原子核中核子的平均質量最小，所以鐵原子核最穩(wěn)定。
凡是由平均質量大的核，生成平均質量小的核的核反應都是釋放核能的。
5、核反應堆
目前的所有正式運行的核電站都是應用裂變發(fā)電的。
核反應堆的主要組成：
（1）核燃料。用濃縮鈾（能吸收慢中子的鈾235占3%~4%）。
（2）減速劑。用石墨或重水（使裂變中產(chǎn)生的中子減速，以便被鈾235吸收）。
（3）控制棒。用鎘做成（鎘吸收中子的能力很強）。
（4）冷卻劑。用水或液態(tài)鈉（把反應堆內的熱量傳輸出去用于發(fā)電，同時使反應堆冷卻，保證安全）。
（5）水泥防護層。用來屏蔽裂變產(chǎn)物放出的各種射線。
6、粒子物理學
到19世紀末，人們認識到物質由分子組成，分子由原子組成，原子由原子核和電子組成，原子核由質子和中子組成。
20世紀30年代以來，人們認識了正電子、μ子、K介子、π介子等粒子。后來又發(fā)現(xiàn)了各種粒子的反粒子（質量相同而電荷及其它一些物理量相反）。
現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的粒子達400多種，形成了粒子物理學。
按照粒子物理理論，可以將粒子分成三大類：媒介子、輕子和強子，其中強子是由更基本的粒子——夸克組成。
從目前的觀點看，媒介子、輕子和夸克是沒有內部結構的“點狀”粒子。
用粒子物理學可以較好地解釋宇宙的演化。
