本试题 “多选下列说法正确的是( )A.光电效应中的光电子是从原子核内部释放出来的B.天然的放射现象揭示了原子核结构的复杂性C.氢原子从高能级向低能级跃迁可以解...” 主要考查您对光电效应实验规律
天然放射现象
原子的核式结构模型:α粒子散射实验
玻尔的原子理论
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知识扩展:
为什么电子不能一次吸收多个光子而发生光电效应
由于电子非常小,能够捕获光子的几率就非常小,而同时捕获两个光子的几率就更小,有人计算过,一个电子同时捕获两个光子的几率大约为10-34。故可认为一个电子一次只能吸收一个光子。
那么电子为什么不能吸收一个光子后再吸收一个光子从而积累够发生光电效应所需的能量呢?因电子吸收光子的能量后,立即就发生剧烈的热运动,把获得的能量迅速向周围传递开去。到捕获到下一个光子时,原获得的能量早就消耗完了。而在原获得的能量消耗完之前另捕获一个光子,就要求捕获两光子的时间间隔极短。而在极短时间内捕获第二个光子的几率与同时捕获两个光子的几率差别不大(严格说此几率的大小与时间间隔长短有关,时间间隔越长,捕获两个光子的几率就越大,但此时间间隔要求极短)。
天然放射现象:
分离三种射线的方法及辨别三种射线的方法:
(1)根据三种射线的性质和特点,可利用匀强电场或匀强磁场来分离三种射线。
定性地来讲:用匀强电场分离时,α射线偏离较小,β射线偏离较大,γ射线不偏离;用匀强磁场分离时,α射线偏转半径较大,β射线偏转半径较小,γ射线不偏转
定量地来讲:(1)不论在电场还是磁场中,γ射线总是做匀速直线运动,不发生偏转。(2)在匀强电场中,α粒子和β粒子沿相反方向做类平抛运动,且在同样的条件下,β粒子的偏移大。
(2)如图所示,粒子在电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动,位移x可表示为所以,在同样条件下β粒子与α粒子偏移之比
(3)在匀强磁场中,α粒子和β粒子沿相反方向做匀速圆周运动,且在同样条件下,β粒子的轨道半径小,偏转大。
如图所示,粒子的轨道半径可表示为 所以,在同样条件下β粒子与α粒子轨道半径之比
要辨别三种射线时,根据上述径迹特点,即使电场和磁场方向未知,也可以一下就看出射线的种类。在电场或磁场的方向已知时,可由轨迹的弯曲方向判定电场力或洛伦兹力的方向,进而判定粒子的电性,从而确定射线的种类。
核力:
概念 | 组成原子核的相邻核子间的一种特殊作用力 |
特点 | (1)核力是强相互作用(强力)的一种表现。在它的作用范围内,核力比库仑力大得多 |
(2)核力是短程力,作用范围在之内。核力在大于时表现为吸引力,且随距离增大而减小,超过核力急剧下降几乎消失;而在距离小于时,核力表现为斥力,因此核子不会融合在一起 | |
(3)每个核子只跟相邻的核子发生核力作用,这种性质称为核力的饱和性 | |
备注 | ①因为核子间存在非常强的核力,所以原子核内蕴藏着巨大的能量 |
②在原子核内,除核力外还存在一种弱力,弱力是引起原子核发生β衰变的原因,弱力也是短程力。其力程比强力更短,为10-18m,作用强度则比电磁力小 |
汤姆孙的原子结构模型:
模型理论 | 原子是一个球体,正电荷均匀分布在整个球内,而电子像枣糕里的枣儿那样镶嵌在原子里,电子的总电荷量和正电荷的电荷量相等 |
模型比例 | |
模型的应用 |
原子呈现电中性的原因是原子内正电荷与电子的总电荷数值相等;原子能够发光的原因是电子在原子内振动;不同原子发光频率不同的原因是不同原子内电子的振动频率不同等 |
模型的否定 | 不能解释α粒子散射现象被否定 |
玻尔的原子理论:
经典理论的困难 | 原子的稳定性 | 电子做加速运动应该辐射电磁波,逐渐减小能量和轨道半径,最终落入原子核,原子是不稳定的,与事实不符 |
原子光谱的分立性 | 电子绕核运行辐射频率应等于电子绕核运行频率,由于运行轨道的减小,辐射电磁波频率应不断变化而形成连续光谱,这与原子光谱一明线光谱不符(固定的若干种频率) | |
玻尔理论基础 | 实验基础 | 氢原子光谱的分立特征 |
理论基础 | 普朗克关于黑体辐射的量子论与爱因斯坦的光子说 | |
波尔理论内容 | 量子化假设 | ①电子的轨道是量子化的。电子运行轨道的半径不是任意的,只有半径的大小符合一定条件的轨道才是可能的。电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的,不产生电磁辐射 ②原子的能量是量子化的。这些量子化的能量值叫做能级。原子中这些具有确定能量的稳定状态称为定态。能量最低的状态叫做基态,其他的状态叫做激发态 |
频率条件 | 当电子从能量较高的定态轨道(Em)跃迁到能量较低的定态轨道(En)时,会放出能量为hv的光子,这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定,即hv=Em一En | |
对光谱的解释 | 原子光谱的分立性 | 通常情况下,原子处于基态,基态是稳定的,处于激发态的原子是不稳定的。原子从高能态向低能态跃迁时放出的光子的能量等于前后两个能级之差。由于原子的能级是分立的,所以放出的光子的能量也是分立的。因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线 |
特征谱线 | 由于不同的原子具有不同的结构,能级各不相同,因此辐射(或吸收)的光子频率也不同,这就是不同元素的原子具有不同的特征谱线的原因 | |
氢原子光谱线系 | 玻尔理论不但成功地解释了氢光谱的巴耳末系,而且对当时已发现的氢光谱的另一线系——帕邢系(在近红外区)也能很好地解释。它是电子从n=4、5、6等能级向n=3 能级跃迁时辐射出来的。此外,玻尔理论还预言了当时尚未发现的氢原子的其他光谱线系,这些线系后来相继被发现,也都跟玻尔理论的预言相符 |
玻尔的原子理论的成功与局限:
玻尔的原子理论第一次将量子观引入原子领域,提出定态和跃迁的概念,成功地解释了氢原子光谱规律,但玻尔引入的量子化观点并不完善。在量子力学中,核外电子并没有确定的轨道,玻尔的电子轨道只不过是电子出现概率较大的地方。把电子的概率分布用图像表示时,用小黑点的稠密程度代表概率的大小,其结果如同电子在原子核周围形成的云雾,称为“电子云
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