原子物理中的能量问题

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1、8原子物理中的能量问题原子物理中的能量问题，主及涉及到以下五个方面8。.1玻尔理论中的能量针对氢原子模型提出的玻尔理论的三条假设说中，有两条与能量有关。①能量量子化：原子只能处在一系列不连续的能量状态（定态）之中，对于量子数为n的定态，有：，由于E1＝－13.6eV是基态时的能量，为负植，因此量子数越大，所对应的能量也越大。这里所说的能量指的是电子动能与系统的电势能的总和，所以。以基态为例，总能量－13.6eV实际上是由电子动能13.6eV和系统电势能　－27.2eV两项组成，其中电势能一项的绝对值在数值上恰好

2、等于电子动能的2倍，而总能量的绝对值与电子动能相等。②能级级跃迁：能级跃迁的过程对应着能量方程，同人造卫星沿圆轨道绕地球运动的情况类似（在近地轨道动能大、引力势能小；在远地轨道动能小，引力势能大），在能级主跃迁的两种方式中：高能态→低能态：（辐射一定频率的光子，总能量减小），动能增大，电势能减小；低能态→高能态：（吸收一定频率的光子，总能量增大），动能减小，电势能增大。例1：原子从一个能级跨迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子，例如在某种条件下，铬原子的n=2能级上的电子跃迁到n=1的能级上时并不发射光子，而

3、是将相应的能量转交给n=4能级上的电子，使之脱离原子，这一现象叫做俄歇效应，以这种方式脱离了原子的电子叫俄歇电子。已知铬原子的能级公式可简化表示为，式中的n＝1,2，3，……表示不同的能级，A是正的已知常数。上述俄歇电子的动能是：（　　　　）A．　　　　　　B。　　　　C。　　　　　D。分析：由于铬原子中的电子从n=2能级跃迁到n=1的能级所释放的能量不是以光子的形式被辐射出去，而是交给了处于n=4能级上的电子，而如果使铬原子处于n=4上的电子电离需要提供的能量为，根据能量守恒关系，这一部分能量必须由6提供的前

4、提下，剩余部分的能量才是俄歇电子的动能，因此该俄歇电子的动能。所以选项C正确。8。.2分子的电离能和亲和能我们将中性原子失去电子而成为离子的过程叫电离，翁使基态的原子失去最外层一个电子所需要的能量叫电离能，例如氢原子的电离能是13.6eV,另外我们还将负离子俘获得一个零动能的电子时释放的能量称为原子和亲和能。在一切化学元素中，碱金属的电离能最小，而卤族元素的亲和能最小。例2：假设蒸汽中存在着由钠离子和氯离子靠静电相互作用构成单个分子。若取和相距无穷远处的电势能为零，一个分子的电势能为-6.1eV。已知使一个中性

5、钠原子最外层的电子脱离钠原子而形成钠离子所需要的能量（电离能）为5.1eV，使一个中性氯原子结合一个电子形成氯离子所需要的能量（亲和能）为3.8eV,由此可以算出，在一个将分子分解为彼此远离的的中性钠原子和中性氯原子的过程中，外界提供的能量等于　　　　　　　　　　　　　eV。分析：将一个分子分解为中性钠原子和中性氯原子的过程可以分解为以下两个过程：①分子电离（克服相互间的静电引力，相距无穷远成为和，这个过程需要吸收6.1eV能量。②吸收一个电子变为中性钠原子的过程，放出5.1eV能量；释放一个电子变为一个中性氯

6、原子的过程还需要吸收3.8eV的能量。因此整个过程吸收的能量，放出5.1eV能量，净吸收能量4.8eV。8。.3核反应中的能量通常从能量角度对核反应进行分类时，有吸能反应与放能反应两类，吸能反应与放能反应中对应吸收或释放的能量均可通过爱因斯坦质能方程的增量式来计算，在此“1u的质量对应931.5MeV的能量”是个十分便捷的转换关系式。例3：中子n、质子P、氘核D的质量分别为。现用光子能量为E的γ射线照射静止的氘核使之分解，反应方程式为。若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是：（　　　　）A．。6B

7、．。C．。D．。分析：这一核反应，是“质子与中子结合成氘核”的可逆反应，由于氘核的质量小于质子质量与中子质量之和，存在着的负质量亏损。因此作为吸能反应，它只有在光子的能量大于2.22MeV时才能发生。反应中对应的能量关系为：（式中的EK为分解后质子、中子的动能），于是结果，选C。例4：在1928年玻特和贝克用放射源产生的高能α粒子轰击铍核，发现生成物中有一种中性的高能粒子，这种粒子（它曾被约里奥·居里夫妇认为是光子）具有如下特点：①在任意方向的磁场中都不偏转；②其速度小于。如果用这种粒子轰击含氢物质，可以把氢核

8、打出来；如果用这种粒子轰击含氮的物质，可以把氮核打出来；而且被　打出的氢核的最大速度约为被打出的氮核的最大速度的7.5倍。①写出用α粒子轰击铍核的核反应方程。②试估算这种高能粒子的质量（假定射线中的高能粒子具有相同的能量，与氢核、氮核碰撞前氢核、氮核处于静止状态，碰撞属于弹性碰撞）。分析：正确写出核反应方程式后，如果设这种高能粒子的质量为m，与氢核碰撞前的速度为，则由可解得同理根据它与