高三物理新课 原子光谱与物质波 人教版.doc

高三物理新课原子光谱与物质波
一.本周教学内容：
高三新课：原子光谱与物质波
二.知识要点：
（一）原子光谱
1.原子光谱：稀薄气体通电后能发光产生的光谱，不过这种光谱不连续，只有几条分立的亮线（频率确定的几条光），不同气体，亮线位置，条数不同，所以叫原子光谱。
原子光谱能表征元素原子的特征，它包括明线光谱和吸收光谱。
2.光谱分析：利用光谱确定样品中包含的元素，也能确定遥远星球上物质成分。

（二）物质波
1.两类物质
实物：质子、电子以及原子、分子等都是实物粒子
场：如电场、磁场以及引力场等都是场
2.物质波：
物质波：德布罗意认为：任何一个运动的物体，小到电子、质子、大到行星、太阳，都有一种波和它相对应，波长是：。
根据上述计算。宏观物体的德布罗意波长太小，所以，很难观察到它们的波动性。
微观粒子的情况不同，可以找到与其波长差不多的孔、如晶体的晶格，电子通过晶格的衍射图样的实验成功，证实了德布罗意波的论断正确。
注：
（1）德布罗意波是一种假设。后来被实验证实这种假设是正确的。
（2）德布罗意波证实了实物粒子也具有波动性，说明波粒二象性也适用于运动着的微观粒子。
（3）物质波是一种概率波。
3.牛顿力学的局限性
客观领域里，只要知道物体在某一时刻的位置，速度和受力情况，就可用牛顿定律计算出它这一时刻的速度、位置。
微观领域内，粒子的位置是测不准的，实物粒子在空间的位置的分布概率是受波动规律支配的。
牛顿定律是在研究宏观物体的低速运动的基础上总结出来的，只适用于宏观的、低速运动的物体，对于微观的、高速运动的物体就不适用了。
说明：研究微观粒子的运动规律用量子力学，研究高速运动的物体用相对论力学。

（三）原子的核式结构、原子核
1.原子的核式结构的发现
（1）电子的发现：汤姆生发现电子，电子是原子的组成部分。
（2）汤姆生原子模型（枣糕模型）：原子是一个球体，正电荷均匀分布，电子像枣糕里的枣子嵌在原子里。
（3）粒子散射实验：
实验结果是：①绝大多数的粒子不发生偏转；②少数粒子发生了较大偏转；③极少数粒子出现大角度的偏转（甚至被反弹回来），实验结果与汤姆生模型推算出来的结果根本不符合。
2.卢瑟福原子模型（核式结构模型）
在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕核旋转，原子的核式结构学说可圆满解释粒子散射实验。
3.原子和原子核的大小：原子核大小约，原子的半径约。
4.原子核的组成
（1）质子：1919年卢瑟福用粒子轰击氮核，打出一种粒子，并测定了电荷量与质量，知道它是氢原子核，把它叫做质子。
（2）中子：因为原子核的质量与质子质量比大于核电荷数与质子电荷数之比，卢瑟福预言核内还有另一种不带电的质量与质子相等的粒子称为中子。
核子：质子、中子统称为核子核电荷数=质子数=核外电子数
核质量数=质子数+中子数
同位素：具有相同的质子数而中子数不相同的原子，互称同位素，如、、都是氢的同位素，核符号。——核内质子数——核质量数=质子数+中子数

（四）放射性同位素的应用、衰变、放射性同位素的应用
1.天然放射现象
（1）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，元素具有自发地放出射线的现象叫天然放射现象。
（2）射线的偏转实验：带正电的为射线、带负电的为射线，不带电的为射线。
2.放射线的性质
（1）射线：是速度约为光速十分之一的氦核流。电离本领大，贯穿力小；
（2）射线：是接近光速的高速电子流。电离本领较小，贯穿力较大。
（3）射线：是波长极短的光子流。电离作用很小，贯穿能力很大。
3.放射性元素的衰变
（1）衰变：原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化称为衰变。
（2）衰变规律：
①衰变：（新核比原核质量数减4，电荷数减2）
②衰变：（新核和原核质量数不变，电荷数加1）
注意：衰变方程中两边的质量数和电荷数都守恒。
4.半衰期
（1）半衰期：有半数原子核发生了衰变所用的时间，由元素本身性质所决定。
（2）衰变规律：或，其中。（不要求计算有关半衰期的问题）（式中：、为衰变后剩余的原子核数和质量，、为衰变前原子核数和质量，为半衰期个数，是所用时间）。
注：一种元素的半衰期与这种元素是以单质形式还是以化合物形式存在，或者加压，增温均不可改变。
5.放射性同位素
（1）正电子的发现：
（2）放射性同位素：具有放射性的同位素。
（3）放射性同位素的应用：①利用它的射线作探测和辐照等；②作为示踪原子。

三.光谱和光谱分析中的几个问题：
（一）如果原子的能级是不连续的，连续光谱又从何而来？
气体、液体和固体，在压强很大、密度很高时，由于原子、分子之间的相互作用很强，导致原子、分子的能级分裂，派生出许多新能级。这些能级