第12章 原子结构与原子核波粒二象性-【优化探究】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（教科版 老教材 老高考）

目标要求 三年命题统计 氢原子光谱Ⅰ 氢原子的能级结构、能级公式Ⅰ 原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期Ⅰ 放射性同位素Ⅰ 核力、核反应方程Ⅰ 结合能、质量亏损Ⅰ 裂变反应和聚变反应、裂变反应堆Ⅰ 射线的危害与防护Ⅰ 光电效应Ⅰ 爱因斯坦光电效应方程Ⅰ 备 考 策 略 分析近三年命题点和对核心素养的要求，2024年备考要关注以下几点 (1)光电效应现象及实验规律并能用光电效应方程计算。 (2)熟记光的波粒二象性及物质波的特点。 (3)用玻尔理论解释原子结构模型及氢原子光谱，结合能级图求解原子的跃迁问题。 (4)掌握原子核的衰变、半衰期、核反应方程及核能的计算 第1讲　原子结构与原子核 授课提示：对应学生用书第275页 一、氢原子光谱、氢原子的能级、能级公式 1．原子的核式结构 (1)电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子。 (2)α粒子散射实验：1909～1911年，英国物理学家卢瑟福和他的学生进行了用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原来方向前进，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，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。 2．光谱 (1)光谱 用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱。 (2)光谱分类 有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫作线状谱。 有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫作连续谱。 (3)氢原子光谱的实验规律 巴尔尔系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式＝RH(－)(n＝3，4，5，…)，RH是里德伯常量，RH＝1.10×107 m－1，n为量子数。 3．玻尔理论 (1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。 (2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝Em－En。(m>n；h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s) (3)轨道：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。原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的。 4．氢原子的能级、能级公式 (1)氢原子的能级 能级图如图所示： (2)氢原子的能级和轨道半径 ①氢原子的能级公式：En＝E1(n＝1，2，3，…)，其中E1为基态能量，其数值E1＝－13.6 eV。 ②氢原子的半径公式：rn＝n2r1(n＝1，2，3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值r1＝0.53×10－10 m。 二、原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期、放射性同位素 1．原子核的组成 原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数。 2．天然放射现象 (1)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。 (2)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放射性。具有放射性的元素叫放射性元素。 (3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线。 (4)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，放射性同位素的化学性质相同。 ②应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等。 ③防护：防止放射性对人体组织的伤害。 3．原子核的衰变 (1)衰变：原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变。 (2)分类 α衰变：X―→Y＋He。 β衰变：X―→Y＋e。 两个典型的衰变方程 ①α衰变：U―→Th＋He； ②β衰变：Th―→Pa＋e。 (3)半衰期：大量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。 三、核力、结合能、质量亏损 1．核力 (1)定义 原子核内部，核子间所特有的相互作用力。 (2)特点 ①核力是强相互作用的一种表现； ②核力是短程力，作用范围在1.5×10－15 m之内； ③每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用。 2．结合能 核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫作原子核的结合能。 3．比结合能 (1)定义 原子核的结合能与核子数之比，称为比结合能，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。 4．质能方程、质量亏损 爱因斯坦质能方程E＝mc2。 原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这就是质量亏损。由质量亏损可求出释放的核能