2022年高考物理一轮复习：近代物理核心知识点考点提纲精编版【黑体辐射】1.热辐射：一切物体都在辐射电磁波,这种辐射与物体的温度有关,所以叫做热辐射。2.热辐射特性：热辐射的本质是物体向周围发射能量（称为辐射能），在一定时间内物体的辐射能量及这些能量按波长的分布情况都跟温度有关。3.黑体：在热辐射的同时物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波。如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射,这种物体就是绝对黑体,简称黑体。黑体是一个理想化的模型。4.黑体辐射的实验规律：对于一般材料的物体,辐射电磁波的情况除与温度有关外,还与材料的种类及表面状况有关,而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。随着温度的升高,各种波长的辐射强度都有增加,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。 【普朗克的量子假说】1.物体热辐射发出的电磁波波是通过内部的带电谐振子向外辐射的，谐振子的能量是不连续的。普朗克认为:振动着的带电微粒的能量是某一最小能量的整数倍。这个最小能量叫做能量子：。其中是电磁波的频率,是普朗克常量,其值为 。2.意义：可以非常合理地解释某些电磁波的辐射和吸收的实验现象。3.量子化现象：在微观世界中物理量分立（不连续）取值的现象称为量子化现象。4.量子化假设的意义：普朗克的能量子假设能够很好地解释了黑体辐射实验现象的黑体辐射强度随波长分布的公式，使人类对微观世界的本质有了全新的认识。【光电效应】 [考纲要求:Ⅰ]1.1887年,赫兹在研究电磁波的实验中偶尔发现,接收电路的间隙如果受到光照,就更容易产生电火花。这就是最早发现的光电效应。2.光电效应：照射到金属表面的光,能使金属中的电子从表面逸出，这个现象称为光电效应。这种电子常被称为光电子。3.光电效应的实验规律：（1）存在着饱和电流 第27页共27页学科网（北京）股份有限公司
单位时间内从阴极的金属表面逸出的光电子数与入射光的强度成正比。在光照条件不变的情况下,随着所加电压的增大,光电流趋于一个饱和值（稳定值），这个值就是饱和电流。（2）存在着反向遏止电压和截止频率①光电子具有的最大初动能与反向电压（称为反向遏止电压）满足下列关系：反向遏止电压：若加上反向电压，阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在光电管两极间形成使光电子减速的电场，使电流减小到0，此时的反向电压称为反向遏止电压。②当人射光的频率减小到某一数值时,即使不施加反向电压也没有光电流（即）。这就是说当入射光的频率时，无论光的强度多么大、光照时间多么长，都不会发生光电效应。称为截止频率或极限频率。不同金属的截止频率不同。（3）电子的能量由入射光的频率决定对于一定颜色(频率)的光,无论光的强弱如何,遏止电压都是一样的。这表明光电子的能量只与入射光的频率有关,而与入射光的强弱无关。（4）光电效应具有瞬时性光电效几乎瞬时发生的，时间不超过10-9s。4.爱因斯坦的光子说:（受普朗克量子化假设的启发）爱因斯坦认为在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量跟它的频率成正比，即。5.光电效应方程：爱因斯坦的光电效应方程在本质上是能量的转化和守恒定律对应的方程：一个电子吸收一个光子的能量（）后，除了克服原子核的引力做功消耗一部分能量外，另一部分能量转化为光电子从金属中逸出时的初动能。由于是电子逸出金属时要做的最小功，所以实际上为电子逸出时的最大初动能。6.对光电效应实验现象的解释：①在此处键入公式。①当光子照射到金属上时，它的能量可能被金属中的某个电子全部吸收，电子吸收能量后动能增加；当它的动能足够大时，它能克服金属内部原子对它的吸引而离开金属表面逃逸出来，成为光电子，这一过程时间很短，不需要长时间的能量积累；当它的动能不够大时，它仍然被束缚在金属内部。②一个电子最多只能吸收一份光子。第27页共27页学科网（北京）股份有限公司
③电子吸收光子的能量后可能向各个方向运动，由于路径不同，电子逃逸出来时损失的能量不同，从而它们离开金属表面时的初动能不同，只有直接从金属表面逃逸出来的电子的初动能最大，这些光电子克服原子的引力所做的功叫做这种金属的逸出功（）。④对于某一金属，逸出功是一定的，要产生光电效应入射光的频率大于某一极限值，即有极限频率的存在，的大小等于前面所说的截止频率。⑤对同一频率（颜色）的入射光,光强越大,单位时间内入射到金属上的光子数越多,吸收光子的电子数和从金属中逸出的光电子数也越多，所以光电流强度就越大。 7.对光电效应规律的理解①光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量,光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子其本质是电子。光子是光电效应的因,光电子是果。②光电子的动能与光电子的最大初动能：光照射到金属表面时,电子吸收光子的全部能量可能向各个方向运动,需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量,剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时,只需克服原子核的引力做功的情况,才具有最大初动能。光电子的初动能小于等于光电子的最大初动能。③光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极,回路中便产生光电流,随着所加正向电压的增大,光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流,在一定的光照条件下,饱和光电流与所加电压大小无关。④入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量。⑤光的强度与饱和光电流：饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的,对于不同频率的光,由于每个光子的能量不同,饱和光电流与入射强度之间没有简单的正比关系。8.光电效应图象图像名称图线形状读取信息最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线①截止频率(极限频率)横轴截距②逸出功：纵轴截距的绝对值W0＝|－E|＝E③普朗克常量：图线的斜率k＝h第27页共27页学科网（北京）股份有限公司
遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线①截止频率νc：横轴截距②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电量的乘积，即h＝ke。颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系①遏止电压Uc：横轴截距②饱和光电流Im：电流的最大值③最大初动能：Ekm＝eUc颜色不同时，光电流与电压的关系①遏止电压Uc1、Uc2②饱和光电流③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2【康普顿效应】 1.光的散射：光在介质中与物质微粒相互作用,因而传播方向发生改变,这种现象叫做光的散射2.康普顿效应：美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时,发现在散射的X射线中,除了与入射波长相同的成分外,还有波长大于的成分,这个现象称为康普顿效应。 2.光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性。前者表明光子具有能量,后者表明光子除了具有能量之外还具有动量。【光的波粒二象性】[考纲要求:Ⅰ]1.光的干涉、衍射和偏振等现象,说明光具有波动性;光电效应、康普顿效应和光子说证明光具有粒子性。光既具有波动性又具有粒子性的事实说明光具有波粒二象性.2.光既有粒子性，又有波动性，单独使用波或者粒子的解释都无法完整地描述光的所有性质。3.描述光的性质的基本关系式：光子的能量:光子的动量: 和是描述粒子性的重要物理量,波长、频率是描述波动性的典型物理量,普朗克常量架起了粒子性与波动性之间的桥梁。波动性和粒子性是光的本身属性,光的粒子性和波动性组成一个有机的统一体，相互之间并不是独立存在的。 说明：①当光同物质发生作用时,表现出粒子的性质②少量或个别光子易显示出粒子性③频率高、波长短的光子粒子特征显著第27页共27页学科网（北京）股份有限公司
④足够能量的光(大量光于)在传播时,表现出波的性质⑤频率低、波长长的光,波动性特征显著4．对光的波动性和粒子性的进一步理解光的波动性光的粒子性实验基础干涉和衍射光电效应、康普顿效应表现①光是一种概率波，即光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可用波动规律来描述②大量的光子在传播时，表现出光的波动性①当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子的性质②少量或个别光子容易显示出光的粒子性说明①光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间相互作用产生的②光的波动性不同于宏观观念的波①粒子的含义是“不连续”、“一份一份”的②光子不同于宏观观念的粒子5.波动性和粒子性的对立与统一(1)大量光子易显示出波动性，而少量光子易显示出粒子性。(2)波长长(频率低)的光波动性强，而波长短(频率高)的光粒子性强。(3)光子说并未否定波动说，中，和就是波的概念。(4)波和粒子在宏观世界是不能统一的，而在微观世界却是统一的。【概率波】1．物质波(1)定义：任何运动着的物体都有一种波与之对应，这种波叫做物质波，也叫德布罗意波。(2)物质波的波长：，是普朗克常量。2.对德布罗意物质波的理解(1)任何物体,小到电子、质子,大到行星、太阳都存存在波动性,我们之所以观察不到宏观物体的波动性,是因为宏观物体对应的波长太短的缘故 。第27页共27页学科网（北京）股份有限公司
(2)德布罗意波假说是光子波粒二象性的一种推广,使之包括了所有的物质粒子,即光子与实物粒子都具有粒子性,又都具有波动性,与光子对应的波是电磁波,与实物粒子对应的波是物质波。1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射的实验,从而证实了电子的波动性。1960年,约恩孙直接做了电子双缝干涉实验,也证明了电子具有波动性。3.概率波：光波是概率波。光子在空间各点出现的概率遵从波动规律,所以物理学中把光波叫作概率波。光子的行为服从统计规律.干涉加强处表示光子到达的数目多,从统计的观点来看,就是光子在该处出现的概率大；干涉减弱处表示光子到达的数目少,也就是光子在该处出现的概率小。这种概率的大小服从波动规律,因此,我们把光波叫作概率波。 波动性不是由光子间相互作用引起的,而是单个光子的固有属性。4.经典的粒子和经典的波：(1)经典物理学中粒子运动的基本特征:任意时刻有确定的位置和速度以及有确定的轨道 (2)经典的波的特征:具有频率和波长,也就是具有时空的周期性。5.单个光子运动的偶然性：用弱光照射双缝,当照射时间很短时,胶片上出现的是散乱的感光点,这一个个感光点表明光在与胶片作用(使其感光)时,是一份一份进行的;同时,感光点的散乱还表明单个光子通过双缝后到达胶片的什么位置是随机的,是预先不能确定的。5.大量光子运动的必然性：当弱光照射双缝较长一段时间后,有大量光子先后通过双缝落在胶片上,出现大量的感光点,这些感光点形成分隔的一条条感光带,这正是光的双缝干涉条纹在明条纹(感光强)处光子到达的多,单个光子到达明条纹处的概率大,而在暗条纹(感光弱)处,光子到达的概率小,因此,尽管单个光子通过双缝后落在胶片上何处是随机的,但它到达胶片上某位置处的概率大小却符合波动规律。6.和谐的统一：少量光子的行为显示不出概率统计规律,大量光子才显示出这种规律，“概率波”实际上是将光的波动性和粒子性统一起来的一种说法。【不确定性关系】1.粒子位置的不确定性：在单缝衍射现象中,入射的粒子有确定的动量,但它们可以处于挡板的任何位置,也就是说,粒子在挡板上的位置是完全不确定的。2.粒子动量的不确定性：微观粒子具有波动性,会发生衍射现象,大部分粒子达狭缝之前沿水平方向运动,而在经过狭缝之后,有些粒子 到跑到投影位置以外,这些粒子具有与其原来方向垂直的动量。由于哪个粒子到达屏上的哪个位置是完全随机的,所以粒子在垂直方向上的动量也具有不确定性。不确定量的大小可以由中央亮条纹的宽度来衡量。 第27页共27页学科网（北京）股份有限公司
3.位置和动量的不确定性关系:,也称测不准原理。由可以知道,在微观领域,要准确地测定粒子的位置,动量的不确定性就更大；反之,要准确确定粒子的动量,那么位置的不确定性就更大.如将狭缝变成宽缝,粒子的动量能被精确测定(可认为此时不发生衍射),但粒子通过缝的位置的不确定性却增大了；反之取狭缝,粒子的位置测定精确了,但衍射范围会随的减小而增大,这时动量的测定就更加不准确了。4.不确定性关系也存在于能量与时间之间,一个体系处于某一状态,如果时间有一段不确定,那么它的能量也有一个范围不确定,且有。5.不确定量求解的基本思路：（1）不确定性关系列式（2）对物质微粒(或实物体)有,即（3）对光子有 由以上三式联立即可求得不确定量的值 说明：宏观世界中物体的质量比微观世界中物体(粒子)的质量大许多倍,正是因为宏观物体质量较大,其位置和速度的不确定量极小，通常不计,可以认为其位置和速度速度测定的不确定量,并根据计算结果,讨论在宏观和微观(动量)可精确测定；而微观粒子由于其质量极小,其位置和动量的不确定性特别明显,不可忽略,故不能准确把握粒子的运动状态。 对于宏观尺度的物体,其质量通常不随速度变化(因为一般情况下远小于),即,所以。由于远大于,因此和可以同时达到相当小的地步,远远超出最精良仪器的精度,完全可以忽略,可见不确定现象仅在微观世界方可观测到。【电子的发现】1.气体电离导电：在通常情况下,气体是不导电的,但在强电场中,气体能够被电离而导电。平时我们在空气中看到的放电火花，就是气体电离导电的结果。2.电子的发现：1897年，汤姆孙根据阴极射线（能使荧光物质发光）在电场和磁场中的偏转情况断定,它的本质是带负的粒子流并求出了这种粒子的比荷。组成阴极射线的粒子被称为电子。3.电子发现的意义：人们发现了各种物质里都有电子,明电子是原子的组成部分，原子是有结构的。【卢瑟福：粒子散射实验】第27页共27页学科网（北京）股份有限公司
1.实验要求：（1）整个实验过程在真空中进行（2）金箔很薄，粒子很容易通过。2.实验现象：绝大多数粒子穿过金箔后,基本上仍沿原来的方向前进,但有少数粒子(约占八千分之一)发生了大角度偏转,偏转的角度甚至大于90°,有的几乎达到180°，沿原路返回。【原子结构模型】1.汤姆孙的原子模型：汤姆孙认为,原子中的正电荷和质量的绝大部分都均匀地分布在整个原子球体内,而电子镶嵌在其中,即所谓的“枣糕模型”。运用汤姆孙的原子结构模型可以粗略解释原子发光等问题。2.卢瑟福的核式结构模型：卢瑟福依据粒子散射实验的结果,提出了原子的核式结构:在原子中心有一个体积很小的核,叫原子核,原子的全部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。 按照卢瑟福的核式结构模型学说,可以很容易地解释粒子的散射实验现象。由于原子核很小,大部分粒子穿过金箔时都离核很远，受到的斥力很小，它们的运动几乎不受影响;只有极少数粒子从原子核附近飞过明显地受到原子核的库仑斥力作用而发生大角度的偏转。3.原子核的电荷与尺度：通常用核半径表示核的大小。根据粒子散射实验估算,原子半径的数量级为,原子核半径的数量级为。可见原子内部是十分“空旷”的。4.分析和解答有关粒子散射实验问题时,必须以电子的发现及粒子散射实验现象为依据,并结合前面所掌握的动能、电势能、库仑定律及能量守恒定律等知识,综合分析和求解有关粒子靠近原子核过程中的功、能的变化及加速度、速度的变化等问题.特别注意明确如下两点：（1）粒子散射实验的原理是粒子和核之间存在库仑斥力,粒子并未与核直接发生碰撞,所以偏转是库仑斥力导致的。（2）库仑斥力对粒子做功,使粒子和核具有的电势能及粒子的动能发生改变,总能量守恒。由此可分析发生偏转的粒子的能量变化情况。【氢原子光谱】 [考纲要求:Ⅰ]用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开,获得光的波长(频率)和强度分布的记录,即光谱。有些光谱是一条条的亮线,我们把它们叫做谱线,这样的光谱叫做线状谱。有的光谱看起来不是一条条分立的谱线,而是连在一起的光带,我们把它叫做连续谱。1.发射光谱:发光物质直接产生的光谱。它又可分为线状光谱(明线光谱)和连续光谱(1)明线光谱:只含有一些不连续的亮线的光谱.它是由游离状态的原子发射的,因此,也叫原子光谱。稀薄气体或金属的蒸气的原子处于游离状态,其发射光谱是明线光谱实验证明,每种元素的原子发光的频率不同,所发光的明线位置不同,第27页共27页学科网（北京）股份有限公司
各种原子的发射光谱都是线状谱,说明原子只发出几种特定频率的光。因此,每种原子都有自己的特征谱线。(2)连续光谱:由连续分布的光带组成的光谱。炽热的固体、液体和高压气体产生的光谱是连续光谱。连续光谱是由物质的分子发射的。 2.吸收光谱:高温物体发出的白光,通过温度较低的物质蒸气,部分频率的光被吸收,结果在连续光谱的背景上出现波长不连续的暗线。若将某种元素的吸收光谱和线状光谱比较可以发现:各种原子吸收光谱的暗线和线状光谱的亮线相对应.即表明某种原子发出的光和吸收的光的频率是特定的,只是通常在吸收光谱中的暗线比线状光谱中的亮线要少一些。3.氢原子的光谱：从氢气放电管可以获得氢原子光谱。4.巴耳末公式：1885年,巴耳末首先将氢原子光谱线的波长倒数用下列的经验公式来表示: 式中，称为里德伯常量。 由公式可看出,n只能取整数,不能连续取值,波长也只能是分立的值。 在氢原子光谱中谱线波长的倒数可以表示为两光谱项之差和氢原子一样,其他原子谱线的波长的倒数也可以表示为两个光谱项之差,所不同的是它们的光谱项的形式要复杂得多。5.既然每种原子都有自己的特征谱线,我们就可以利用它来鉴别物质和确定物质的组成成这种方法称为光谱分析。 （1）方法:可以利用明线光谱,也可利用吸收光谱。（2）优点:分析迅速、准确、灵敏度高.某种元素在物质中的含量达10-10g,就可以从光谱中发现它的特征谱线将其检测出来。（3）应用:光谱分析在科学技术中有广泛的应用:①检查物体的纯度；②鉴别和发现元素；③天文学上光谱的红移表明恒星的远离等，例如太阳光中含有各种颜色的光,当阳光透过太阳高层大气射向地球时,太阳高层大气含有的元素会吸收它自己特征谱线的光,从而产生吸收光谱。将这些吸收光谱的暗线与已知元素的光谱相比较,就可以知道太阳周围大气中存在何种元素。【玻尔的原子模型】[考纲要求:Ⅰ] 1.玻尔认为,围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值,这种现象叫作轨道量子化;不同的轨道对应不同的状态,在这些状态中,尽管电子在做变速运动,却不辐射能量,因此这些状态是稳定的；原子在不同的状态中具有不同的能量,所以原子的能量也是量子化的。将上述内容进行归纳,玻尔理论有以下三个基本假设:第27页共27页学科网（北京）股份有限公司
（1）能量状态量子化 原子只能处于一系列的不连续的能量状态中,在这些状态中原子是稳定的.电子虽然绕核旋转,但并不向外辐射能量,这些状态叫作定态,，（2）原子跃迁假设 电子从一个定态轨道(能量为)跃迁到另一个定态轨道(能量为)时,它辐射(或吸收)一定频率的光子,这些光子的能量由这两个定态的能量差决定,即,这个式子被称为频率条件,又称为辐射条件。由上式可以看出,能级差越大,放出光子的频率就越高。由于不同的原子具有不同的结构,能级各不相同,因此辐射的光子频率也各不相同。这就是不同元素的原子具有不同的特征谱线的原因。光子的吸收是光子发射的逆过程,原子在吸收了光子后会从较低能级向较高能级跃迁.两个能级的差值仍是个光子的能量,其关系式仍为。（3）轨道量子化 原子的不同能量状态对应于电子沿不同的圆形轨道运动。原子的定态是不连续的,因而电子的可能轨道是分立的。 说明：玻尔理论成功地解释了氢原子的光谱规律,然而由于玻尔理论没有从根本上摒弃经典物理理论,因此玻尔理论也有其局限性,它不能解释其他复杂的原子光谱。2.玻尔理论对氢光谱的解释 在玻尔模型中,原子的可能状态是不连续的,因此,各状态对应的能量也是不连续的,这些能量值叫作能级。各状态的标号1,2,3,…叫作量子数,通常用表示.能量最低的状态叫作基态,其他状态叫作激发态。基态和各激发态的能量分别用,,,…表示。原子电离后的能量比原子其他状态的能量都高.我们把原子电离后的能量记为0,则其他状态下的能量值就是负的。第27页共27页学科网（北京）股份有限公司
原子各能级的关系为:（） 对于氢原子而言,基态能量:其他各激发态的能级为:…。3.能级图氢原子的能级图如图所示 ①由能级图可知,由于电子的轨道半径不同,氢原子的能级不连续,这种现象叫作能量量子化。 ②原子的能量包括:原子的原子核与电子所具有的电势能和电子运动的动能。 ③原子从基态跃迁到激发态时要吸收能量,而从激发态跃迁到基态则以光子的形式向外放出能量。无论是吸收能量还是放出能量,这个能量值不是任意的,而是等于原子发生跃迁时这两个能级间的能级差,即原子吸收光子时是有选择地吸收相应频率的光子。4.能级的跃迁 通常情况下,原子处于基态时是最稳定的,原子处于激发态时是不稳定的处于激发态的原子会自发地向能量较低的能级跃迁,放出光子,经过一次或几次跃迁回到基态。5.注意：①原子能级跃迁时,处于激发态的原子可能经过一次跃迁回到基态,也可能由较高能级的激发态先跃迁到较低能级的激发态,最后回到基态。一个原子由较高能级回到基态,到底发生了几次跃迁是不确定的。②物质中含有大量的原子,各个原子的跃迁方式也是不统一的。③由于原子的能级是一系列不连续的值,则任意两个能级差也是不连续的,故原子只能发射一些特定频率的光子；同样也只能吸收一些特定频率的光子。正是由于原子的能级是分立的,所以放出的光子能量也是分立的。因此,原子的发射光谱只有一些分立的亮线。但是,当光子能量足够大时,如光子能量时,氢原子仍能吸收此光子并发生电离。6.当原子处于不同的状态时,电子在各处出现的概率是不一样的。如果用疏密不同的点子表示电子在各个位置出现的概率,画出图来,就像云雾一样,可以形象地把它称做电子云。7.氢原子模型及定态能量问题分析 按照玻尔氢原子轨道模型,核外电子绕核运动的轨道与其相对应的定态能量间有对应关系。在氢原子中,电子围绕原子核运动,如将电子的运动轨道看作半径为第27页共27页学科网（北京）股份有限公司
的圆周,则原子核与电子之间的库仑力作为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 ,则电子运动速度 ；电子的动能 ；电子在半径为的轨道上所具有的电势能（无限远处为零）； 原子的总能量就是电子的动能和电势能的代数和,即 由上述讨论可知:（1）某定态时,核外电子的动能总是等于该定态总能量的绝对值,原子系统的电势能总是等于该定态总能量值的两倍。（2）电子动能,随轨道半径的减小而增大,随的增大而减小(与也直接相关);系统电势能随轨道半径的增大而增大,随的减小而减小；原子的总能量也随轨道半径的增大而增大,随的减小而减小。（3）某定态能量,表明氢原子核外电子处于束缚态,欲使氢原子电离,外界必须对系统至少补充的能量,原子的能级越低,需要的电离能就越大。8.氢原子能级及原子跃迁问题分析氢原子核外只有一个电子,这个电子在某个时刻只能处于某一个可能的轨道上,在某段时间内,从某一个轨道跃迁到另一个轨道时,可能的情况只有一种,但是如果有大量的氢原子,这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现了。处理有关氢原子跃迁问题的基本分析方法是：（1）确定氢原子所处激发态的能级,画出跃迁示意图（2）运用归纳法,根据数学公式确定跃迁频率的种类（3）根据跃迁能量公式分别计算出各种频率的光子（4）若涉及求光的波长,则用公式计算（5）注意跃迁和电离的区别: ①跃迁:跃迁是原子的电子从一个轨道跃迁到另一个轨道,即不能脱离原子核的束缚。 根据玻尔理论,当原子从低能级向高能级跃迁时,必须吸收光子才能实现；第27页共27页学科网（北京）股份有限公司
相反,当原子从高能级向低能级跃迁时,必须辐射光子才能实现。跃迁时不管是吸收还是辐射光子,其光子的能量都必须等于这两个能级的能量差。 ②电离:将电子从基态激发到脱离原子的过程叫作电离。原子一旦电离,原子结构被破坏,而不再遵守有关原子结构理论。如基态氢原子的电离能为13.6eV,只要能量大于或等于13.6eV的光子都能被基态的氢原子吸收而使原子电离,只不过入射光子的能量越大,原子电离后产生的自由电子的动能越大。不论原子处于什么状态，只要入射光子的能量大于该状态的电离所需要的能量就可使之电离。9.使原子能级跃迁的两种粒子—光子与电子的主要区别是：原子若是吸收光子的能量而被激发，其光子的能量必须等于两能级的能量差，否则不被吸收。原子吸收外来电子的能量而被激发时，只要人射电子的能量大于或等于两能级的能级差值(),均可使原子发生能级跃迁。10．谱线条数的确定方法(1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为。(2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法。①用数学中的组合知识求解：。②利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加。【三种射线】 [考纲要求:Ⅰ]1.天然放射现象：放射性元素自发地发出射线的现象叫天然放射现象。由法国物理学家贝克勒尔最先发现。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：物质发射看不见的射线,这种性质被称为放射性,具有放射性的元素被称为放射性元素。研究发现,自然界中原子序数大于或等于83的元素,都能自发地放出射线；原子序数小于83的元素,有的也具有放射性。3.第27页共27页学科网（北京）股份有限公司
如果一种元素具有放射性,那么,无论它是以单质存在,还是以化合物形式存在,都具有放射性。放射性的强度也不受温度、外界压强的影响。由于元素的化学性质决定于原子核外的电子,这就说明身射线与这些电子无关,也就是说,射线来自原子核。4.三种射线的研究方法 把样品放在铅块的窄孔里,在孔的正对面放着照相底片,在没有电场时,发现在底片上正对孔的位置感光了。若在铅块和底片之间放一对电极或加上磁场,使电场方向或磁场方向跟射线方向垂直,结果在底片上有三个地方感光了,说明在电场或磁场作用下,射线分为三束,表明这些射线中有的带电，有的不带电,如图所示。从感光位置知道,带正电的射线偏转较小,是射线；带负电的射线偏转较大,是射线；不偏转的射线是射线。三种射线在电磁场中的判别方法：（1）不论在电场中还是在磁场中,射线总是做匀速直线动,不发生偏转。（2）在匀强电场中,粒子和粒子沿相反方向做类平抛较运动,且在同样的条件下,粒子的偏转较大。（3）在匀强磁场中,粒子和粒子沿相反方向做匀速圆周运动,且在同样条件下,粒子的轨道半径较小,偏转较大。5.三种射线的比较种类射线射线射线组成（本质）高速氦核流高速电子流光子流(高频电磁波)带电荷量0质量，静止质量为零速度0.1c0.99cc(光速)在电磁场中偏转与α射线反向偏转不偏转贯穿本领最弱，用纸能挡住较强，能穿透几毫米厚的铝板最强，能穿透几厘米厚的铅板对空气的电离作用很强较弱很弱在空气中的径迹粗、短、直细、较长、曲折最长通过胶片感光感光感光【原子核的组成】 [考纲要求:Ⅰ]第27页共27页学科网（北京）股份有限公司
1.质子的发现(1)1919年,卢瑟福用粒子轰击氮核,结果从氮核中打出了一种粒子,并测定了它的电荷量与质量,知道它是氢原子核,把它叫作质子(p),后来人们又从其他原子核中打出了质子,故确定质子是原子核的组成部分。(2)质子带正电荷,电荷量与一个电子所带电荷量相等,质子的质量。2.中子的发现(1)卢瑟福的预言:1920年卢瑟福提出猜想:原子核内除了质子外,还存在一种质量与质子的质量大体相等但不带电的粒子,并认为这种不带电的中性粒子是由电子进入质子后形成的。(2)查德威克验证了卢瑟福的预言,原子核中确实存在着中性的、质量几乎与质子相同的粒子,并把它叫作中子()。中子的质量为。3.原子核的组成：原子核是由质子、中子构成的,质子带正电,中子不带电,不同的原子核内质子和中子的个数并不相同。(1)原子核中的三个整数①核子数:质子和中子质量差别非常微小,二者统称为核子,所以质子数和中子数之和叫核子数。②电荷数(Z):原子核所带的电荷总是质子所带电荷的整数倍,通常用这个整数表示原子核的电荷量,叫作原子核的电荷数。③质量数(A):原子核的质量等于核内质子和中子的质量的总和,而质子与中子的质量几乎相等,所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍,这个整数叫作原子核的质量数。(2)原子核中的两个等式①核电荷数=质子数(Z)=元素的原子序数=核外电子数②质量数(A)=核子数=质子数+中子数4.同位素：原子核的质子数(核电荷数)相同而质量数不同的元素互称为同位素。原子核的质子数决定了核外电子数,也决定了电子在核外的分布情况,进而决定了这种元素的化学性质,因而同位素具有相同的化学性质。【放射性元素的衰变】[考纲要求:Ⅰ]1原子核的衰变:原子核放出粒子或粒子(并不表明原子核内有粒子或粒子,粒子是电子流,而原子核内不可能有电子存在)后变成新的原子核,这种变化称为原子核的衰变。2.衰变规律:原子核衰变时,前后的电荷数和质量数都守恒。(1)发生一次衰变—核的质量数A减少4,电荷数Z减少2,在元素周期表中向前移2位,即第27页共27页学科网（北京）股份有限公司
(2)发生一次衰变—核的质量数A不变,电荷数Z增加1,在元素周期表中向后移1位,即(3)放射性的原子核在发生衰变时，蕴藏在核内的能量会被释放出来,原子核释放出一个光子不会改变它的质量数和电荷数。原子核的能量也跟原子的能量一样,其变化是不连续的,也只能取一系列不连续的数值,因此也存在着能级,同样是能级越低越稳定。放射性的原子核在发生衰变、衰变时,蕴藏在核内的能量会释放出来,使产生的新核处于高能级（激发态）,这时它要向低能级跃迁,能量以光子的形式辐射出来。因此,射线经常是伴随射线和射线产生的。3.要点理解:(1)核反应过程一般都不是可逆的,所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向,不能用等号连接。(2)核反应中遵循质量数守恒而不是质量守恒,核反应过程中反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)而释放出核能。(3)当放射性物质发生连续衰变时,原子核中有的发生衰变,有的发生衰变,同时伴随着射线的产生,这时可连续放出三种射线。4.衰变、衰变规律的比较衰变类型衰变衰变衰变方程衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整体射出1个中子转化为1个质子和1个电子衰变规律电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒5.衰变次数的确定方法方法一：确定衰变次数的方法是依据两个守恒规律，设放射性元素经过次衰变和次衰变后，变成稳定的新元素，则表示该核反应的方程为。根据质量数守恒和电荷数守恒可列方程由以上两式联立解得，由此可见确定衰变次数可归结为求解一个二元一次方程组。第27页共27页学科网（北京）股份有限公司
方法二：因为衰变对质量数无影响，可先由质量数的改变确定衰变的次数，然后根据衰变规律确定衰变的次数。6.两类核衰变在磁场中的径迹静止核在磁场中自发衰变，其轨迹为两相切圆，衰变时两圆外切，衰变时两圆内切，根据动量守恒和知，半径小的为新核，半径大的为粒子或粒子，其特点对比如下表：衰变匀强磁场中轨迹两圆外切，粒子半径大衰变匀强磁场中轨迹两圆内切，粒子半径大7.原子核衰变问题的综合分析原子核衰变问题的综合分析,其实质是质量守恒定律、电荷守恒定律、动量守恒定律以及能的转化和守恒定律的综合应用。它可从几个方面分别进行分析。 设有一个质量为的原子核,原来处于静止状态当发生一次(或)衰变后,释放的粒子的质量为,速度为,产生的反冲核的质量为,速度为,同时辐射出一个相等光子。(1)动量守恒关系 或(2)在磁场中径迹的特点：当粒子和反冲核垂直进入磁感应强度为的匀强磁场时,将在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动,①轨道半径的大小---因为粒子与反冲核的动量大小相等,所以轨道半径与电量成反比,即 ，当发生衰变时，当发生衰变时②运行周期的长短—在同样的条件下,运行周期与粒子和反冲核的质荷比成正比,即 。第27页共27页学科网（北京）股份有限公司
③径迹的特点—粒子的轨道半径大,反冲核的轨道半径小。粒子与反冲核带同种电荷,圆轨道外切；粒子与反冲核带异种电荷,圆轨道内切；射线的径迹为与反冲核的径迹相切的直线。【半衰期】[考纲要求:Ⅰ]1.定义:放射性元素的原子核每衰变一半所需要的时间叫作半衰期说明：(1)半衰期是一种统计规律—半衰期是大量放射性原子核所遵循的必然规律,至于个别原子核在什么时侯衰变,完全具有偶然性。(2)半衰期是放射性元素稳定性的标志—不同元素的半衰期不同,半衰期越长,元素越稳定,寿命越长；反之,元素越不稳定,寿命越短。(3)半衰期是放射性元素固有的属性,决定于原子核的内部状态,而与所处的物理状态和化学状态无关—不论放射性元素质量的多少,所加温度和压强的高低,以及是否加电场和磁场,也不论放射性元素是处于游离状态还是化合状态,都不能改变其半衰期。2.公式:，式中、表示衰变前的放射性元素的原子数和质量,、表示衰变后尚未发生下一次衰变的放射性元素的原子数和质量，表示衰变时间，表示半衰期。3.半衰期的物理意义：半衰期是表示放射性元素衰变快慢的物理量，同一放射性元素的衰变速率一定，不同的放射性元素半衰期不同。【探测射线的方法】 探测射线的方法主要是利用射线粒子与其他物质作用时产生的一些现象来探知射线的存在,这些现象主要是:①使气体电离;②使照相底片感光;③使荧光物质产生荧光 科研中常用的探测射线的仪器: 1.威耳逊云室 (1)构造:主要部分是一个塑料或玻璃制成的圆柱状容器,它的下部是一个可以上下移动的活塞,上盖是透明的,可以通过它来观察和拍摄粒子运动的径迹,云室里面有干净的空气。 (2)原理:把一小块放射性物质(放射源)放在云室内侧电壁附近(或放在云室外,让放射线从窗口射入),先往云室里加少量的酒精,使室内充满酒精的饱和蒸气,然后使活塞迅 进速向下运动,室内气体由于迅速膨胀,温度降低,酒精蒸气达到过饱和状态,这时如果有射线粒子从室内气体中飞过,使沿途的气体分子电离,过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心,凝结成雾滴,这些雾滴沿射线经过的路线排列,于是就显示出了射线的径迹。第27页共27页学科网（北京）股份有限公司
这种云室是英国物理学家威耳逊于1912年发明的,故叫作威耳逊云室。 2.气泡室：气泡室的原理同云室的原理类似,所不同的是气泡室。 里装的是液体,如液态氢.控制气泡室内液体的温度和压强,使室内温度略低于液体的沸点。当气泡室内压强突然降低时,液体的沸点变低,因此液体过热,在通过室内射线粒子的周围就有气泡形成,从而显示射线径迹。3.盖革-米勒计数器 (1)构造:主要部分是盖革管,外面是一根玻璃管,里面是一个接在电源负极上的导电圆筒,筒的中间有一条接正极的金属丝,管中装有低压的惰性气体和少量的酒精蒸气或溴蒸气。 (2)原理:在金属丝和圆筒两极间加上一定的电压,这个电压稍低于管内气体的电离电压,当某种射线粒子进入管室内时,它使管内的气体电离,产生电子。这样,一束射线粒子进入管中后可以产生大量电子,这些电子到达阳极,阳离子蒸气到达阴极,在外电路中产生了一次脉冲放电,利用电子仪器可以把放电次数记录下来。【放射性的应用与防护】[考纲要求:Ⅰ]1.核反应：我们把原子核在其他粒子轰击下产生新原子核的过程称为核反应。质子、中子以及正电子等都是通过原子核的人工转变而被发现的。原子核人工转变的三大发现:(1)1919年卢瑟福发现质子的核反应: (2)1932年查德威克发现中子的核反应 (3)1934年约里奥·居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应 原子核的人工转变就是一种核反应,和衰变过程一样,在核反应中,质量数和核电荷数都守恒。2.放射性同位素：天然存在的放射性元素只有四十多种,但用人工方法得到的放射性同位素有一千多种,因而使放射性同位素具有广泛的应用。3.放射性同位素的应用(1)利用放射性同位素放出的射线(射线、射线、射线)的不同特性去照射物体,达到各种目的：①利用放出的射线检查金属部件是否存在砂眼、裂痕等,即利用射线进行探伤。 ②利用放射线的贯穿本领与物质的厚度和密度的关系,可用它来检查各种产品的厚度和密封容器中的液体的高度等,从而实现自动控制。 ③利用放射线使空气电离而把空气变成导电气体,以除去化纤、纺织品上的静电。第27页共27页学科网（北京）股份有限公司
④用射线照射植物,引起植物变异,也可以利用它杀菌、治病等。(2)做示踪原子 由于放射性同位素跟同种元素的非放射性同位素具有相同的化学性质,如果在某种元素里掺进一些放射性同位素那么元素无论走到哪里,它的放射性同位素也经过同样的过程。而放射性元素不断地放出射线,再用仪器探测这些射线,即可知道元素的行踪,这种用途的放射性同位素叫示踪原子例如,在给农作物施肥时,在肥料里放一些放射性同位素,这样可以知道农作物在各季节吸收含有哪种元素的肥料。利用示踪电子还可以检查输油管道上的漏油位置。在生物学研究方面,同位素示踪技术也起着十分重要的作用。(3)半衰期的应用：在地质和考古工作中,利用放射性衰变的半衰期来推断地层或古代文物年代。4.辐射与防护(1)危害:射线具有特定的能量,对物体具有不同的穿透能力和电离能力,从而使物体或机体发生一些物理、化学、生化变化。如果人体受到长时间大剂量的射线照射,就会使器官组织的细胞受到损伤,破坏人体DNA分子结构,有时甚至会引发癌症,或者造成下一代遗传上的缺陷。过度照射时,人常常会出现头痛、四肢无力、贫血等多种症状,甚至死亡。(2)防护:辐射防护的基本方法有时间防护、距离防护、屏蔽防护。要防止放射性物质对水源、空气、用具、工作场所的污染,要防止射线过多地、长时间地照射人体。【核力】[考纲要求:Ⅰ](1)概念：组成原子核的核子间的很强的相互作用力叫核力。核力把核子紧紧地束缚在核内,形成稳定的原子核。(2)特点：①核力是短程力,只在约的极短距离内有核力的作用,超过这个距离核力就迅速减小到零。所以每个核子只跟它相邻的核子间才有核力作用。②核力是很强的力,它足以克服质子间库仑斥力,使核子结合成原子核。③核力与核子是否带电无关。质子与质子间、质子与中子间、中子与中子间都可以有核力作用。④核力按力的分类上看,属于按性质分的力。【重核与轻核结合能】[考纲要求:Ⅰ]1.重核与轻核：排在元素周期表比较靠后的元素对应的原子核叫重核,排在比较靠前的元素对应的原子核叫轻核。第27页共27页学科网（北京）股份有限公司
2.重核与轻核中质子数与中子数的比例：自然界中较轻的原子核,质子数与中子数大致相等;较重重的原子核,中子数大于质子数,越重的两者相差越多。3.结合能(1)结合能：由于核子间存在着巨大的核力作用,要把原子核拆散成核子,需要克服核力做巨大的功,需要巨大的能量。原子核是核子凭借核力结合在一起构成的,要把它们分开,也需要能量,这就是原子核的结合能。一个氘核被拆成一个中子和一个质子,需要的能量等于或大于的光子照射的能量核反应方程为。 相反的过程,当一个中子和一个质子结合成一个氘核时会释放出的能量.这个能量以光子的形式辐射出去核反应方程为。 由于核力的存在,核子结合成原子核时要放出一定能量,原子核分解成核子时要吸收同样多的能量。核反应中放出或吸收的能量统称为核能。组成原子核的核子越多,它的结合能越高。(2)比结合能(也称平均结合能)：原子核的结合能与原子核的核子数的比值,叫作比结比结合能 原子核的比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核就越稳定。从比结合能曲线可以看出:轻核和重核的比结合能比较小，而中等质量数的原子核比结合能大，其中以的原子核比结合能最大。 如果使较重的核分裂成中等大小的核,或者把较小的核合并成中等大小的核,核子的比结合能都会增加,即核子将发生新的质量亏损,释放新的结合能。【质量亏损和质能方程】[考纲要求:Ⅰ]1.质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和,这个现象叫做质量亏损。在核反应前后原子核的总质量并不相等,例如一个质子和一个中子结合成氘核的反应中,精确计算表明氘核的质量比一个中子和一个质子的质量之和要小一些,这种现象叫作质量亏损,质量亏损只有在核反应中才能明显地表现出来。质量亏损表明,的确存在着原子核的结合能。2.爱因斯坦质能方程(1)质能方程的意义:爱因斯坦相对论指出,物体的能量和质量之间存在着密切的关系,即,式中为真空中的光速。(2)质能方程的本质第27页共27页学科网（北京）股份有限公司
①质量或能量是物质的属性之一,绝不能把物质和它们的某一属性(质量和能量)等同起来。 ②质能方程揭示了质量和能量的不可分割性,方程建立了这两个属性在数值上的关系,这两个量分别遵守质量守恒定律和能量守恒定律,质量和能量在数值上的联系绝不等于这两个量可以相互转化。 ③质量亏损不是否定了质量守恒定律,根据爱因斯坦的相对论,辐射出的光子静质量虽然为零,但它有动质量,面且这个动质量刚好等于亏损的质量,所以质量守恒、能量守恒仍成立。 【重核裂变】[考纲要求:Ⅰ]1.使重核分裂成中等质量的原子核的核反应叫做重核的裂变。2.重核裂变的特点： (1)裂变释放的能量很大(2)裂变产物具有多样性：同一原子核,可以裂变为不同种类和不同质量的裂块。如轴核,有时裂变为氙()和锶(),有时裂变为钡()和氪()或锑()和铌()等等。(3)裂变产物具有放射性：裂变产生的新核都具有放射性,经过一系列衰变或直接发射中子后,才能成为稳定的原子核.所以,裂变是人工获取放射性同位素的重要方法(4)裂变能产生多个中子，裂变是人工获取中子的重要方法。(5)裂变可以引起链式反应：一个重核裂变时,会同时放出个中子,进而使个重核裂变,产生更多的中子,引起更多的重核裂变。这种自动维持的重核裂变,叫作链式反应,因此裂变是获取大量原子核能的基本方法之一。3.链式反应发生的条件：(1)铀块的体积大于临界体积.当体积超过临界体积时,就能保证中子能够碰到铀核(2)有足够浓度的铀235(3)有足够数量的慢中子4.重核裂变核能的计算方法（1）根据质量亏损计算①根据核反应方程,计算核反应前和核反应后的质量亏损②根据爱因斯坦质能方程或计算核能.其中的单位是，，的单位是。（2）利用原子质量单位和电子伏特计算①明确原子质量和电子伏特间的关系 由,, 得第27页共27页学科网（北京）股份有限公司
②根据原子质量单位()相当于能量,用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以来计算核能,即。【核电站的组成】组成部分材料作用裂变材料浓缩铀提供核燃料慢化剂（减速剂）石墨、重水或普通水使裂变产生的快中子减速，使之容易被铀235吸收控制棒镉或者硼钢吸收减速后的中子，控制反应强度反射层石墨阻止中子逃逸热交换器水产生高温高压蒸汽，推动蒸汽轮机，带动发电机发电防护层金属套、水层和钢筋混凝土防止射线泄露，对人体及其他生物体产生伤害【裂变反应堆】[考纲要求:Ⅰ] 实验证明,速度与热运动速度相当的中子最适于引发裂变。这样的中子就是“热中子”,或称慢中子。但是,裂变产生的是速度很大的快中子,因此还要设法使快中子减速。为此,在铀棒周围要放“慢化剂”,快中子跟慢化剂中的原子核碰撞后,中子能量减少,变为慢中子。常用的慢化剂有石墨、重水和普通水(也叫轻水)。 为了调节中子数目以控制反应速度,还需要在铀棒之间插进一些镉棒。镉吸收中子的能力很强,当反应过于激烈时,将镉棒插入深一些,让它多吸收一些中子,链式反应的速度就会慢一些。这种镉棒叫做控制棒。 建造核电站时需要特别注意防止射线对人体的伤害,还要防止放射性物质对水源、空气和工作场所造成放射性污染。为此,在反应堆的外面需要修建很厚的水泥层,用来屏蔽裂变产物放出的各种射线。核反应堆用过的核废料具有很强的放射性,需要装入特制的容器,深埋地下【核聚变】[考纲要求:Ⅰ] 1.核聚变:两个轻核结合成质量较大的核,这样的核反应叫作核聚变。2.聚变方程:3.核聚变的基本途径:为了使轻核发生聚变，必须使两个轻核的距离减小到，因此就必须克服强大的库仑斥力。一般可以通过两种途径解决：第27页共27页学科网（北京）股份有限公司
(1)人工核反应：如利用加速器将氘加速到所需的能量(约)，轰击含氚的靶。但是，这种方法引起聚变的几率极低。一般，百万个氘核打在靶上，只有一个氘核发生聚变。(2)热核聚变：将一团氘和氚核约束起来，并保持一定密度。然后，将氘和氚核加热到上亿度的超高温，使其在极短的时间内起发生聚变。因此，聚变又叫热核反应。4.聚变反应特点：聚变反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就会使反应继续下去。太阳内部和许多恒星内部温度高达以上，其反应就是热核反应的实例。目前，热核反应主要用在核武器上，那就是氢弹；太阳的主要成分是氢，太阳的能量就是核聚变产生的。5.聚变与裂变相比的优点(1)轻核聚变产能效率高(2)地球上聚变燃料的储量丰富(3)轻核聚变更安全、清洁6.核聚变（受控热核反应）控制方法 (1)磁约束:利用强磁场来约束参加反应的物质。目前性能较好的磁约束装置是环流器(又称托卡马克)(2)惯性约束:利用强激光的惯性压力约束参加反应的物质。7.聚变的应用：(1)核武器—氢弹 (2)可控热核反应,目前处于探索阶段8.聚变与裂变的区别方法重核的裂变、轻核的聚变都能释放出巨大的核能,但两者是不同的。其区别方法如下：（1）原理不同：重核的裂变是重核裂变成几个中等质量的原子核,放出能量；而轻核聚变是几个轻核聚变(结合)成一个中等质量的原子核,放出巨大的能量。（2）放出能量的大小不同：重核裂变时,平均每个核子释放的能量约为；而轻核聚变时,平均每个核子释放出以上的能量,即聚变比裂变能放出更多的能量。（3）废料处理难度不同：裂变产生的废料处理起来比较困难,而聚变产生的废料处理要简单得多。（4）“燃料”的丰富程度不同:聚变所需要的“燃料”—在地球上非常丰富；而裂变燃料——铀在地球上储量有限。第27页共27页学科网（北京）股份有限公司
（5）两种反应的可控制性不同:裂变反应速度可以比较容易地进行人工控制,核电站都是利用裂变放出能量；而聚变反应的可控制性比较困难。9.轻核聚变释放核能的计算（1）利用质能方程计算聚变过程释放核能(与上节方法基本相同)（2）利用平均结合能来计算核能：原子核的结合能=核子的平均结合能×核子数 核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差,就是该次核反应所释放(或吸收)的核能。（3）根据能量守恒定律和动量守恒定律来计算核能：参与核反应的粒子所组成的系统,在核反应过程中的动量和能量是守恒的,因此,在题给条件中没有涉及质量亏损,或者核反应所释放的核能全部转化为生成的新粒子的动能而无光子辐射的情况下,从动量和能量守恒可以计算出核能的变化。（4）应用阿伏加德罗常数计算核能：若要计算具有宏观质量的物质中所有原子核都发生核反应所放出的总能量,应用阿伏加德罗常数计算核能较为简便.其解题的基本思路是：①根据物体的质量和摩尔质量由求出摩尔数,并求出原子核的个②由题设条件求出一个原子核与另一个原子核反应放出或吸收的能量(或直接从题目中找出)③再根据,求出总能量 10．核反应的四种类型类型可控性核反应方程典例衰变衰变自发U→Th＋He衰变自发Th→Pa＋e人工转变人工控制7N＋He→1O＋H(卢瑟福发现质子)He＋Be→1C＋n(查德威克发现中子)Al＋He→P＋n(约里奥·居里夫妇发现人工放射性)P→Si＋e重核裂变比较容易进行人工控制U＋n→56Ba＋Kr＋3n第27页共27页学科网（北京）股份有限公司
U＋n→Xe＋Sr＋10n轻核聚变很难控制H＋H→He＋n11.核反应吸热、放热的判定方法中等质量的原子核的核子的平均质量较小,其比结合能则较大；重核和轻核的核子的平均质量较大,其比结合能则较小。比结合能越大,原子核中的核子结合得越牢固,原子核就越稳定。所以也可以通过比结合能的变化来判断核反应中是否释放能量。因此,核反应是释放还是吸收能量有如下两种判断方法:（1）根据反应前后的质量变化：质量亏损—释放能量；质量增益——吸收能量。（2）根据反应前后的比结合能的变化：比结合能变大—释放能量；比结合能变小—吸收能量。【粒子及其分类】 1.“基本粒子”不基本(1)19世纪末,许多人认为光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本粒子。 (2)从20世纪起科学家陆续发现了400多种同种类的新粒子,它们不是由质子、中子、电子组成的。(3)科学家进一步发现质子、中子等本身也是复合粒子,且还有着复杂的结构。(4)粒子加速器和粒子探测器是研究粒子物理的主要工具。 2.发现新粒子(1)超子:质量比质子的质量大的粒子。(2)反粒子(反物质)：实验发现,许多粒子都有和其质量相同而电荷及其他一些物理量与其相反的粒子,叫作反粒子,例如电子和正电子,质子和反质子等由反粒子构成的物质叫作反物质。 反粒子(反物质)最显著的特点是当它们与相应的正粒子(物质)相遇时,会发生“湮灭”,即同时消失而转化成其他的粒子。(3)按照粒子与各种相互作用的关系,可以将粒子分为三大类:强子、轻子和媒介子。分类参与的相互作用发现的粒子备注强子强相互作用质子、中子、介子、超子质子是最早发现的强子，强子有内部结构轻子不参与强轻子相互作用电子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子无内部结构第27页共27页学科网（北京）股份有限公司
媒介子各种相互作用光子、玻色子、胶子光子传递电磁相互作用，玻色子传递弱相互作用，胶子传递强相互作用 这些粒子有的带电(带正电或带负电,所带电量都等于基本电荷的电量,即1.6×10-19C),有的是中性的。它们可以相互转化，在相互转化的同时还放出巨大的能量，大多数的粒子都是不稳定的，平均寿命都很短。【宇宙及恒星的演化】 1.宇宙的演化 用粒子物理学可以较好地解释宇宙的演化,根据大爆炸理论在宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期.在大爆炸的瞬间(约,温度为)产生夸克,轻子、胶子等粒子.大爆炸后约,温度下降到左右,夸克构成质子和中子等强子,这个温度范围正是各种强子熙熙攘攘挤在一起的时代,称为强子时代。当温度下降到,只剩下少量的强子,而主要是光子、中微子和电子等轻子,此时称为轻子时代.当温度下降到,少量的中子和质子结合成氘核,并很快生成氦核,同时有氘核、氦3等轻核及其他轻核等生成,此时称为核合成时代在左右(),电子与原子核结合成原子,此时称为复合时代。继续冷却,质子、电子、原子等与光子分离而逐步组成恒星和星系。 2.恒星的演化 大爆炸万年后,温度下降到左右,出现了由中性原子构成的宇宙尘埃。由于万有引力作用逐渐凝聚成团块,形成气态的星云团,星云团进一步凝聚收缩,使得弓力势能转化为内能,温度升高,温度升到一定程度就开始发光,这样一颗恒星就诞生了。这颗星继续收缩,继续升温,当温度超过时,氢聚变成氦,向外辐射能量,核能耗尽后就进入末期,末期形态主要有三种:白矮星、中子星和黑洞。 第27页共27页学科网（北京）股份有限公司
