高中物理原子核?在高中階段,我們可以這樣認為:比結合能越大,原子核中核子結合得越牢固,原子核越穩定。(反例:鈾238的平均結合能與氦4的平均結合能分別為7.5MeV、7.03MeV,但后者遠比前者穩定。這里要說一下,高中物理與大學物理也會出現初中物理和高中物理的那種尷尬場面,還記得初中物理中的速度概念與高中物理中的速度嗎?在特定學習階段,那么,高中物理原子核?一起來了解一下吧。
想要寫這個問題是因為最近有同學問了一個高中物理選擇題,要求比較核反應前反應物與反應后生成物的結合能大小。
結合能是原子核物理中非常重要的物理概念和物理量,由于概念比較抽象,是高中物理的一個難點,高考大綱對應要求級別為I,因為結合能對于原子核的其他章節內容的理解有重要作用,不從考試的角度也需要引起同學們的重視!
高中物理必修3-5第3版中是這樣表述結合能的: 原子核是核子憑借核力結合在一起構成的,要把它們分開,也需要能量,這就是原子核的結合能。結合能并不是由于核子結合成原子核而具有的能量,而是為把核子分開而需要的能量。
要理解結合能需要考慮 核力做功 ,簡單定性描述可以這樣用核力做功解釋結合能:單個質子和中子結合成原子核的過程中,由于核力做正功釋放能量,這個能量就叫做原子核的結合能,相應地,要使原子核再分解為核子(質子和中子),由于要克服核力做功,就必須給予和結合過程釋放的等值能量。但是原子核的結合能很難直接測量,掌握了結合能概念之后,我們可以用愛因斯坦質能方程計算出具體原子核的結合能。
利用結合能之差可以求解核反應的核能: 釋放的核能=核反應后的結合能-反應前的結合能 。
原子核反應方程式如下:
擴展資料:
注意事項:
核反應分為核裂變和核聚變,裂變只發生在質量很大的原子核中,如鈾(YU)、釷(T)和钚(BU)。這些原子的原子核吸收一個中子,然后分裂成兩個或更小的原子核,釋放出兩個或三個中子和大量能量。
只有在極高的溫度和壓力下才能讓核外電子擺脫原子核的束縛,讓兩個原子核能夠互相吸引而碰撞到一起,發生原子核互相聚合作用,生成新的質量更重的原子核(如氦),中子雖然質量比較大,但是由于中子不帶電,因此也能夠在這個碰撞過程中逃離原子核的束縛而釋放出來,大量電子和中子的釋放所表現出來的就是巨大的能量釋放。
比結合能越大,表示原子核中核子結合得越牢固,原子核越穩定。一般來說,中等大小的核的比結合能最大,所以中等大小的核最為穩定,而對于質量數較小的輕核和質量數較大的重核,比結合能都相對較小,原子核的穩定性也相對較低。因此,在判斷高中物理中的比結合能大小時,可以依據這個原則。
具體來說,如果比較兩個不同原子核的比結合能,可以先看它們的質量數。如果兩個原子核的質量數相差較大,那么一般來說,質量數更接近中等大小的原子核比結合能會更大,因此更穩定。當然,這只是一個大致的判斷方法,具體還需要根據原子核的實際情況來確定。
此外,也可以通過查閱相關資料或數據來獲取具體的比結合能數值,從而進行更精確的比較。在實際的物理題目中,通常會給出相關原子核的比結合能數據,可以根據這些數據來判斷大小。
總的來說,比結合能是反映原子核穩定性的重要物理量,在判斷其大小時,可以綜合考慮原子核的質量數以及具體的比結合能數據。
眾所周知,原子核由質子和中子構成。我們可以假想原子核是由a個單獨的中子(每一個中子的質量為N)和b個單獨的質子(每一個質子的質量為P)通過一定的作用過程而結合成了原子核。在這個過程中,形成的原子核的質量為M。奇怪的是:M<(a*N+b*P)。二者的差值就叫做這個核素(就是這個原子)的質量虧損,這部分質量對應的能量就是形成原子核的過程中釋放出來的。用這個總的能量去除以這個原子核總的核子數(也就是質子和中子的個數的和a+b),得到的能量就是這個原子核的平均結合能。
后來,有科學家就把所有原子核的平均結合能通過實驗或者理論計算找出來了,然后再把這些數據制成了一條曲線——平均結合能曲線,核物理中最重要的兩張圖之一!這條曲線的橫軸表示原子核序數,縱軸為平均結合能曲線。然后這條曲線,就導致了原子彈的產生,為它提供了理論基礎!
接下來,具體說說這個平均結合能曲線的內容及特點。大概可以把這條曲線分成三部分:輕核區,中等核區,中核區。其中,輕核區的平均結合較小,并且隨著序數增大大概成上升趨勢,還有一個重要的特點就是在輕核區還會出現極大值、極小值的核素,極大值與極小值之間的平均結合能相差很大,因此極小值處的核素結合成極大值處的核素時(也即是聚變),就會產生很大的質量虧損,也就是說放出的能量大羅;在中等核區的平均結合能較高,且基本為常數不變;重核區的平均結合能也較小,但稍大于輕核區的,且隨著序數的增大大概成光滑的下降趨勢(沒有輕核區的極大值極小值),因此中核裂變成中等核時,所產生的質量虧損是小于輕核聚變的!
原子躍遷是指原子核外電子從一個能級躍遷到另一個能級的過程。由于電子能級之間的能量差通常較小,電子躍遷涉及的能量也較小,通常以電子伏特(eV)為單位。電子退激發時發出的光子是原子的特征X射線,其能量一般在千電子伏特(KeV)量級。例如,最外層電子的電離和俘獲能量可能低至可見光區域,如鈉原子的黃光,而金屬如銀則在紫外區域表現出金屬光澤。
原子核躍遷主要表現為放射性元素經過α、β衰變后,達到子核的高能態,并通過發射γ射線來退激發,能量一般在兆電子伏特(MeV)量級。原子核退激發還可以通過將多余能量傳遞給核外電子,導致最內層(K層)電子電離,產生俄歇電子。當外層電子填補這個空穴時,會釋放特征X射線。有時,內層電子的進一步電離會導致連續發射俄歇電子,甚至可能導致原子團或分子如乙基團因庫侖力作用而分裂,釋放最終能量。
通常,激發原子使用X射線或高能電子。而激發原子核則需要更高能量的γ射線、中子流或質子流。能量單位eV表示為1eV=1.6×10^(-19)焦耳,1MeV=1000KeV=1000000eV。光子能量ε=hν=hc/λ,其中h為普朗克常數,c為光速,ν為光子頻率,λ為光波長。通過將這些能量范圍轉換為波長的表達形式,可以直觀地理解不同顏色的光子能量。
以上就是高中物理原子核的全部內容,高中物理知識點梳理——專題十一(原子核)考點一、天然放射現象定義:放射性元素自發地發出射線的現象,由法國物理學家貝克勒爾在1896年發現。意義:使人們認識到原子核也有復雜的結構。放射性:物質發出射線的性質。放射性元素:具有放射性的元素,原子序數大于83的元素都能自發地發出射線,內容來源于互聯網,信息真偽需自行辨別。如有侵權請聯系刪除。