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    下列说法正确的是(  )
    A.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
    B.汤姆生发现电子,表明原子具有核式结构
    C.一束光照射到某种金属上不能发生光电效应,是因为该束光的波长太短
    D.按照玻尔理论,氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,电子的动能减小,原子总能量增大

    本题信息:2007年北京物理单选题难度一般 来源:未知
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本试题 “下列说法正确的是( ) A.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应 B.汤姆生发现电子,表明原子具有核式结构 C.一束光照射到某种金属上不能发生光电效...” 主要考查您对

光电效应实验规律

原子的核式结构模型:α粒子散射实验

氢原子的能级

重核裂变

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光电效应实验规律:

1、在光的照射下物体发射电子的现象叫光电效应。(下图装置中,用弧光灯照射锌版,有电子从锌版表面飞出,使原来不带电的验电器带正电。)

2、光电效应的实验规律

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)。


α粒子散射实验:

是用α粒子轰击金箔,结果是绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,但是有少数α粒子发生了较大的偏转。这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。

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

氢原子的能级:

1、氢原子的能级图

2、光子的发射和吸收
①原子处于基态时最稳定,处于较高能级时会自发地向低能级跃迁,经过一次或几次跃迁到达基态,跃迁时以光子的形式放出能量。
②原子在始末两个能级Em和En(m>n)间跃迁时发射光子的频率为ν,其大小可由下式决定:hυ=Em-En
③如果原子吸收一定频率的光子,原子得到能量后则从低能级向高能级跃迁。
④原子处于第n能级时,可能观测到的不同波长种类N为:
⑤原子的能量包括电子的动能和电势能(电势能为电子和原子共有)即:原子的能量En=EKn+EPn。轨道越低,电子的动能越大,但势能更小,原子的能量变小。
电子的动能:,r越小,EK越大。


氢原子的能级及相关物理量:

在氢原子中,电子围绕原子核运动,如将电子的运动看做轨道半径为r的圆周运动,则原子核与电子之间的库仑力提供电子做匀速圆周运动所需的向心力,那么由库仑定律和牛顿第二定律,有,则
①电子运动速率
②电子的动能
③电子运动周期
④电子在半径为r的轨道上所具有的电势能
⑤等效电流由以上各式可见,电子绕核运动的轨道半径越大,电子的运行速率越小,动能越小,电子运动的周期越大.在各轨道上具有的电视能越大。

原子跃迁时光谱线条数的确定方法:

1.直接跃迁与间接跃迁
原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时,有时可能是直接跃迁,有时可能是间接跃迁,两种情况辐射(或吸收)光子的频率可能不同。
2.一群原子和一个原子
氧原子核外只有一个电子,这个电子在某个时刻只能处在某一个可能的轨道上,在某段时间内,由某一轨道跃迁到另一个轨道时,可能的情况只有一种,但是如果容器中盛有大量的氢原子,这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现了。
3.一群氢原子处于量子数为n的激发态时,可能辐射的光谱线条数
如果氢原子处于高能级,对应量子数为n,则就有可能向量子数为(n一1),(n一2),(n一3)…1诸能级跃迁,共可形成(n一1)条谱线,而跃迁至量子数为(n一 1)的氢原子又可向(n一2),(n一3)…1诸能级跃迁,共可形成(n一2)条谱线。同理,还可以形成(n一3),(n 一4)…1条谱线。将以上分析结果归纳求和,则从量子数为n对应的能级向低能级(n—1),(n一2)…1跃迁可形成的谱线总条数为(n一1)+(n一2)+(n一3)+ …+1=n(n一1)/2。数学表示为
4.一个氢原子处于量子数为n的激发态时,可能辐射的光谱线条数
对于处于量子数为n的一个氢原子,它可能发生直接跃迁,只放出一个光子,也可能先跃迁到某个中间能级上,再跃迁回基态而放出两个光子,也可能逐级跃迁,即先跃迁到n一1能级上,再跃迁到n一2能级上, ……,最后回到基态上,共放出n—1个光子。即一个氢原子在发生能级跃迁时,最少放出一个光子,最多可放出n一1个光子。

利用能量守恒及氢原子能级特征解决跃迁电离等问题的方法:

在原子的跃迁及电离等过程中,总能量仍是守恒的。原子被激发时,原子的始末能级差值等于所吸收的能量,即入射光子的全部能量或者入射粒子的全部或部分能量;原子被电离时,电离能等于原子被电离前所处能级的绝对值,原子所吸收的能量等于原子电离能与电离后电离出的电子的动能之和;辐射时辐射出的光子的能量等于原子的始末能级差。氢原子的能级 F 关系为,第n能级与量子数n2成反比,导致相邻两能级间的能量差不相等,量子数n越大,相邻能级差越小,且第n能级与第n一1能级的差比第n能级与无穷远处的能级差大,即另外,能级差的大小故也可利用光子能量来判定能级差大小。


跃迁与电离:

激发的方式:


重核裂变:

1、裂变:把重核分裂成质量较小的核,释放出核能的反应。
2、铀核的裂变:
3、链式反应:一般说来,铀核的裂变时总是要放出2~3个中子这些种子又会引起其他的铀核裂变,这样裂变就会不断地进行下去,释放出越来越多的能量。在一定条件下(超过临界体积),裂变反应会连续不断地进行下去,这就是链式反应。
4、核反应堆:慢中子反应堆、快中子增殖反应堆
核反应堆是一种实现可控链式反应的装置,它可以使堆内的链式反应以一定的强度进行下去,从而稳定地释放核能。根据反应堆的工作原理,主要可分为两类:慢中子反应堆,它是目前广泛应用的实用核反应堆;快中子增殖反应堆,它属于目前正在研究和实验的核反应堆。

判断核反应类型的方法:

核反应方程的常见类型有:衰变、人工转变、裂变和聚变。判断某核反应方程是哪种类型的核反应时,应紧抓该类型核反应的定义,从方程式的特征上区分。
(1)重核俘获一个中子后分裂为n个中等质量核的反应过程,称为裂变。裂变方程的重要特征是“→”前有一个中子和一个重核,“→”后有两个或两个以上的中等质量的核。
(2)把轻核结合成质量较大的核,释放出核能的反应,称为聚变,又称热核反应。
聚变方程的特征是“→”前有两个或两个以上的质量很小的核,“→”后是一个质量稍大些的核,有的聚变中可能还会放出一个质子或一个中子、正负电子等。
(3)人工转变通常是指某原子核在α粒子(或其他粒子)的轰击下,转变为一个新核的核反应。
人工转变方程的特征是“→”前有一个α粒子(或其他粒子)和一个原子核,“→”后有一个新核,通常还伴随一个质子或中子。
人工转变方程与聚变方程特征相似,仅从方程式上不易区分,要熟记几个典型的人工转变方程及聚变方程。
(4)放射性元素的原子核放出一个α粒子或β粒子而转变成新核的过程称为衰变。
衰变方程的重要特征是“一”前只有一个原子核, “→”后有一个α粒子或β粒子与一个新核。


裂变反应堆:

(1)裂变反应堆的组成部分、材料及作用

 (2)裂变反应堆的常见类型


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