一、原子模型
1.汤姆生模型（枣糕模型）
汤姆生发现了电子，使人们认识到原子有复杂结构。 2.卢瑟福的核式结构模型（行星式模型）
(1) α粒子散射实验: 用α粒子轰击金箔
(2) 现象:①绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进；（原子内大部分是空的）
②有少数α粒子发生了较大的偏转。（存在正电荷，且处在一个很小
的地方）
③极少数α粒子甚至发生反弹；（核的质量很大）
卢瑟福由α粒子散射实验提出：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间运动。
由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10-15m。
二、.玻尔理论：
⑴玻尔的三条假设（量子化）
①定态假设：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，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量，这些状态叫定态。
②跃迁假设：原子从一定态跃迁到另一种定态，它要辐射（或吸收）一定频率的
光子，光子的能量由这两种定态的能量差值决定：即：hν=Em-En
③量子化假设：原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应，
原子的定态是不连续的，因此电子所处的可能轨道的分布也是不连续的。
轨道量子化 rn=n2r1 r1=0.53×10-10m
能量量子化
En?E1 n2E1=-13.6eV
（所谓量子化就是不连续性，整数n叫量子数。） ⑵En包括原子的动能、势能之和：（以氢原子为例）
q2v2 k2?m
rr1q212?mv k2r2
1Ep?EK 2Ep?2EK 电子从无穷远移近原子核，电场力做正功，电势能减少为
负值；
氢原子各轨道所对应的能量为负值。En?0
n E/eV
∞ 0
4 -0.85
3 -1.51 激发 各定态的能量值叫能级E2 激发2 -3.4 E1 E3
1 -13.6 基态
氢原子的能级图
⑶玻尔理论的局限性。由于引进了量子理论（轨道量子化和能量量子化），玻尔理论成功地解释了氢光谱的规律。但由于它保留了过多的经典物理理论（牛顿第二定律、向心力、库仑力等），所以在解释其他原子的光谱上都遇到很大的困难。 例1. 用光子能量为E的单色光照射容器中处于基态的氢原子。停止照射后，发现该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为ν1、νν3，由此可知，开始用来照射容器的单色光的光子能量可以表示为：①hν1；②h2、
ν3；③h (ν1+ν2）；④h (ν1+ν2+ν3）以上表示式中
A.只有①③正确 B.只有②正确 C.只有②③正确 D.只有④正确
解：该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，说明这时氢原子处于第三能级。根据玻尔理论应该有hν3=E3- E1，hν1=E3- E2，hν2=E2- E1，可见hν3= hν1+ hν2= h(ν1+ν2)，所以照射光子能量可以表示为②或③，答案选C。
二、天然放射现象
1.天然放射现象（原子序数大于83的天然元素都具有放射性） 天然放射现象的发现，使人们认识到原子核也有复杂结构。 α衰变：原子核放出α粒子；
2382344M4M?4ZX?2He?Z?2Y 例：92U?90Th?2He
β衰变： 原子核放出β粒子；
2342340M0MZX??1e?Z?1Y 例 90Th?91Pa??1e
α衰变、β衰变都遵从质量数守恒，核电荷数守恒等一系列守恒定律。
γ衰变： α衰变、β衰变的同时释放出γ光子。
2.各种放射线的性质比较
种 类 本 质 质 量电 荷速 度电 离 贯 穿 性 （u） （e） （c） 性 4 +2 0.1 α射线 氦核 最强 最弱，纸能挡住 1/1840 -1 0.99 β射线 电子 较强 较强，穿几mm铝板 0 0 1 γ射线 光子 最弱 最强，穿几cm铅版 三种射线在匀强磁场、匀强电场、正交电场和磁场中的偏转情况比较： β γ α α γ β
O
⑴ ⑵ ⑶ 如⑴、⑵图所示，在匀强磁场和匀强电场中都是β比α
的偏转大，γ不偏转；区别是：在磁场中偏转轨迹是圆弧，在电场中偏转轨迹是抛物线。⑶图中γ肯定打在O点；如果
a α也打在O点，则β必打在O点下方；如果β也打在O点，
A 则α必打在O点下方。 b 例2. 如图所示，铅盒A中装有天然放射性物质，放射线从其
c
右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的有
A.打在图中a、b、c三点的依次是α射线、γ射线和β射线
B.α射线和β射线的轨迹是抛物线
C.α射线和β射线的轨迹是圆弧
D.如果在铅盒和荧光屏间再加一个竖直向下的场强适当的匀强电场，可能使屏上的亮斑只剩下b
解：由左手定则可知粒子向右射出后，在匀强磁场中α粒子受的洛伦兹力向上，β粒子受的洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧。由于α粒子速度约是光速的1/10，而β粒子速度接近光速，所以在同样的混合场中不可能都做直线运动（如果一个打在b，则另一个必然打在b点下方。）本题选AC。
三、核反应 1.核反应类型
1142344e） ⑴衰变： α衰变：23892U?90Th?2He（核内21H?20n?2H2340110 β衰变：23490Th?91Pa??1e（核内0n?1H??1e）
300110 +β衰变：3015P?14Si?1e（核内1H?0n?1e） γ衰变：原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级。
4171⑵人工转变：147N?2He?8O?1H（发现质子的核反应）
4121 94Be?2He?6C?0n（发现中子的核反应）
430130300 2713Al?2He?15P?0n 15P?14Si?1e（人工制造放射性同位素）
1141921⑶重核的裂变： 235（超过临界体积），92U?0n?56Ba?36Kr?30n 在一定条件下裂变反应会连续不断地进行下去，这就是链式反应。
341⑷轻核的聚变：21H?1H?2He?0n（需要几百万度高温，所以又叫热核反应）
所有核反应的反应前后都遵守：质量数守恒、电荷数守恒。（注意：质量并不守恒。）
2.半衰期
放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫半衰期。（对大量原子核的统计规律）
半衰期只与元素本身有关，与元素所处的物理、化学状态及周围环境、温度都无关
3.放射性同位素的应用
⑴利用其射线：α射线电离性强，用于使空气电离，将静电泄出，从而消除有害静电。γ射线贯穿性强，可用于金属探伤，也可用于治疗恶性肿瘤。各种射线均可使DNA发生突变，可用于生物工程，基因工程。
⑵作为示踪原子。用于研究农作物化肥需求情况，诊断甲状腺疾病的类型，研究生物大分子结构及其功能。
⑶进行考古研究。利用放射性同位素碳14，判定出土木质文物的产生年代。 一般都使用人工制造的放射性同位素（种类齐全，半衰期短，可制成各种形状，强度容易控制）。
例4. 近年来科学家在超重元素的探测方面取得了重大进展。科学家们在观察某两
A个重离子结合成超重元素的反应时，发现所生成的超重元素的核ZX经过6次α衰
253变后成为100Fm，由此可以判定该超重元素的原子序数和质量数依次是
A.124，259 B.124，265 C.112，265 D.112，277
解：每次α衰变质量数减少4，电荷数减少2，因此该超重元素的质量数应是277，电荷数应是112，选D。
例5. 完成下列核反应方程，并指出其中哪个是发现质子的核反应方程，哪个是发现中子的核反应方程。
14141714⑴147N+0n →6C+_____ ⑵ 7N+2He →8O+_____
11494⑶ 105B+0n →_____+2He ⑷4Be+2He →_____+0n
257⑸5626Fe+1H →27Co+_____
1解：根据质量数守恒和电荷数守恒，可以判定：⑴11H，⑵1H，发现质子的核反应
121方程 ⑶73Li，⑷6C，发现中子的核反应方程 ⑸0n
例7. 关于放射性同位素应用的下列说法中正确的有
A.放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到消除有害静电的目的
B.利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视
C.用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种
D.用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的危害
解：利用放射线消除有害静电是利用放射线的电离性，使空气分子电离成为导体，将静电泄出。γ射线对人体细胞伤害太大，不能用来进行人体透视。作物种子发生的DNA突变不一定都是有益的，还要经过筛选才能培育出优秀品种。用γ射线治疗肿瘤对人体肯定有副作用，因此要科学地严格控制剂量。本题选D。 四、核能 1.核能
核反应中放出的能叫核能。 2.质量亏损
核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫做质量亏损。 3.质能方程
爱因斯坦的相对论指出：物体的能量和质量之间存在着密切的联系，它们的关系是：
E = mc2，这就是爱因斯坦的质能方程。
质能方程的另一个表达形式是：ΔE=Δmc2。 以上两式中的各个物理量都必须采用国际单位。
在非国际单位里，可以用1u=931.5MeV。它表示1原子质量单位的质量跟931.5MeV的能量相对应。
第十五单元 原子和原子核
