課題原子和原子核復習線索湯姆生原子結構模型盧瑟福的原子核式結構模型

粒子散射實驗

核式結構模型

湯姆生發現電子建立無核結構模型

主要內容

能級圖

計算

玻爾原子理論薛定鄂模型(不要求）電子云模型核外核內

H11盧瑟福發現質子n10中子的發現基本情況裂變聚變核能衰變人工轉變核內

H11n10中子的發現基本情況衰變人工轉變裂變聚變核能盧瑟福發現質子索線2湯姆生原子結構模型盧瑟福的原子核式結構模型

粒子散射實驗核式結構模型

湯姆生發現電子建立無核結構模型主要內容

能級圖

計算

玻爾原子理論薛定鄂模型（不要求）電子云模型核外無核結構模型無核結構模型盧瑟福的

粒子散射實驗放射源盧瑟福的

粒子散射實驗+++

粒子散射情景盧瑟福核式結構模型在原子的中心有一個很小的核,叫做原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子核，帶負電的電子在核外空間繞核做勻速圓周運動。盧瑟福的核式結構模型波爾的原子理論一.原子只能處于一系列不連續的能量狀態中，在這些狀態中原子是穩定的，電子雖然作加速運動，但并不向外輻射能量，這些狀態叫做定態。

En

=E1

/n

2

（n

=1，2，3，……）二.原子從一種定態（設能量為E2）躍遷到另一種定態（設能量為E1）時，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量（hν

）由這兩種定態的能量差決定。⊿E＝

E2－E1＝

hν

三.原子的不同能量狀態對應于電子的不同運行軌道，電子的可能軌道也是不連續的，即電子不能在任意的軌道上運行。rn

=n

2

r1

波爾原子理論

1.電子運動的不連續性體現在軌道的躍遷上。

2.電子能量的不連續性體現在能量的改變是一份一份的,每份是：⊿E＝

E2－E1＝

hν

軌道圖+

H的能級圖

+能級圖

與軌道圖r1

r2

r3

r4

rn

能級圖1E11nE(量子數)(能級)2E2E33∞4E40eV

（-13.6）（-3.4）（-1.51）（-0.85）放出

吸收

10.21.890.66(基態)(第一激發態)(第二激發態)原子的狀態與電子的軌道、能級都是一一對應的。在某兩個確定能級間輻射出來的光子（能量）與吸收的光子（能量）是相同的。基態能級：E1＝－13.6MeV能級計算定態能級的計算：

En

=E1

/n

2

（n

=1，2，3，……）記

二.

能級差的計算：

⊿E＝

E2－E1

【可求得躍遷時輻射或吸收的能量（或光子的頻率）】＝

hν

※

三.可能軌道計算：rn

=n

2

r1

（n

=1，2，3，……）

可能輻射或吸收的光子數目計算：

C

2k

H原子光譜的產生E11nE(量子數)(能級)2E2E33∞4E40eV

（-13.6）（-3.4）（-1.51）（-0.85）10.21.890.66(基態)(第一激發態)(第二激發態)

Hα

HβHγ5Hδ

Hα

HβHγHδ+

r電子云電子云模型圖中中間應該填滿表示電子的點N2

粒子盧瑟福的

粒子轟擊氮核實驗

—

質子的發現

粒子轟擊氮核產生了可以穿透鋁箔的質子147

N178O42HeH11盧瑟福的

粒子轟擊氮核實驗

(中子)94

Be126C42Hen10原子核的人工轉變核反應

核反應中，質量數和電荷數均守恒中子的發現1932年原子核的組成中子質子統稱核子

原子核的組成電荷數=

電子數=

原子序數UHeH114223592XAZ（核）電荷數質量數=電荷數＋中子數質量數原子核的基本情況原子核直徑10－14m衰變放射性元素天然放射現象

衰變α

β

γ

新元素半衰期定義計算：

M=M0（1／2）

t／TN=N0（1／2）

t／T

V

V0

α衰變規律

衰變時放出α

粒子的，叫

α

衰變α衰變規律：核的質量數減少4，電荷數減少2。α

粒子即氦原子核——

He42MZ

XM-4Z-2

Y42Heβ衰變規律

衰變時放出β

粒子的，叫

β

衰變±

β

衰變規律：核的質量數不變，電荷數增加±1。β

粒子即電子——

e0－10

1或正電子：eMZ

X

MZ+1

Y0-1eβ衰變實質

H

n+e+γ

111001

n

H+e+γ

10110-1

γ

光子

正電子

γ

光子

負電子

β衰變的實質新核新核

α

衰變的實質α衰變實質

2H

＋2

n

He+γ

114210α

粒子γ光子新核94

Be126C42Hen10原子核的人工轉變人工轉變

147

N178O42HeH112713

Al3015P42Hen10裂變重核

裂變

n

10

U＋n→

Ba

+

Kr+3n

235929236141561010中子轟擊鈾核中子轟擊鈾核

情景鏈式反應

用

U

235

臨界體積鏈式反應條件鏈式反應模擬演示核力強大的核力才能組成原子核核力與核能核力在<10－15

m才起作用

無論使核分解或組成核,

都需要很大的能量!

與＞核能的應用

——

核電站

愛恩斯坦的質能方程：

E=m

c

2

核反應的能量變化與質量虧損：⊿E=⊿m

c

2

⊿m＝

∑m核子－m核

原子質量單位：1u=931.5

M

e

V

核能

情景

H＋H

He

+

n

2142

3110輕核聚變聚變熱核反應聚變反應模擬演示前面的視頻所示是不可控制的重核裂變核和輕核聚變當今世界正面臨越來越緊迫的能源危機，尋找新能源是一項長期的艱巨任務！！不過這項事業已經有了很大的進展。核反應堆已經發展的第四代‘可控熱核反應也已經有了很大進步。這兩項我國都已經走在世界的前列。反應堆水管鈾棒鎘棒石墨水泥防護層減速劑核原料冷卻劑熱交換

控制反應速度防輻射

快中子

→慢中子

吸收慢中子

核反應堆核電站的工作過程能量的轉化:核能—內能—機械能—電能我國核反應堆技術重大突破

2000年12月，由清華大學核能技術設計研究院負責設計和建造的10MW高溫氣冷實驗堆（HTR-10）建成并實現首次臨界。HTR-10是我國建造的首座高溫氣冷堆，也是世界上第一座建成的模塊式球床高溫氣冷堆。這一成就在國際核能界引起了很大反響，它使原來在國際核能界處于落后地位的中國一躍成為在研發第四代先進核能系統方面相對領先的國家，美國核學會主席A．Kadak教授說，由于10MW高溫氣冷堆是世界上最近唯一建成運行的球床高溫氣冷堆，中國"正處在新一輪技術發展的中心"。2001年3月，來自國際原子能機構（IAEA）、美、俄、法、德、荷、日、南非的35名外國代表專程來華聚會，熱烈慶祝HTR-10建成臨界并與中國同行交流高溫氣冷堆設計、建造和運行方面的經驗。2049科普網/admin/newsfile/NewsTemplet/nykx_2.asp?id=10010010輕核聚變能源2005-6-132005-6-13

輕原子核聚變反應的研究，可以追溯到30年代對太陽的研究。1938年，物理學家證明，太陽里進行的氫核聚變成氮核的反應，使它還能光芒萬丈地燃燒幾十億年。受控核聚變反應的原理是：氘（氫同位素）原子核在上億攝氏度的高溫條件下發生聚變而釋放出巨大能量。由于這種熱核反應是人工控制的，因此可用作能源。

核聚變發電有許多無可比擬的優