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章XVIII：原子構造
核構造モデル
1、電子や原子モデルトムソンの発見：
⑴電子情報開示：1897年にイギリスの物理学者トムソン、陰極線は電子の発見につながる、一連の研究を行いました。
原子の細かい構造の存在は、これ概念を壊す原子を分割することができません：電子所見は、ことを示しています。
⑵トムソン原子モデル：トムソン原子荷電企図1903は、その正電荷が均一球、正電荷に埋め込まれた負に帯電した電子の全体にわたって分布し、ボールです。
2、散乱実験と核構造モデル
⑴粒子散乱実験：1909で、ラザフォードとガイガーと助手マーストンが完了する。
①装置：図は、以下の
②現象：
。フォイルを通過する粒子の大半後、まだ元の方向に、偏向は生じません。
いくつかのより大きな粒子のB.偏向角が生じます。
C.非常に少数の粒子があり、偏向角は90°を超え、いくつかのほぼ180°、即ちスプリングバックを逆転します。
原子の⑵核構造モデル：
粒子の質量は電子の7000倍の質量であるため、粒子の電子の運動方向が明らかに変化しない、原子の唯一の正電荷は、粒子の動きに大きな影響を与えることができます。
箔を通過する粒子の均一な分布は、有意な変化なしに全ての方向の力でバランスが正電荷、粒子の運動を受けようにトムソン型モデルとして正の電荷分布原子、もし。散乱実験は、原子が均一に正電荷原子で配布されていない、という現象を示しています。
、核と呼ばれる小さな中央の原子核が存在する核一緒に全ての正電荷とほぼ全原子の質量、負に帯電した：1911、分析およびラザフォード散乱実験核の計算は、構造モデルを提案しましたコア外核空間の周りを回転する電子。
核の半径が10〜15で約ある\（M \） 、原子軌道半径は10-10程度である（M \）\。
⑶スペクトル
①器具スペクトルを表示し、ビームスプリッタ
②分類スペクトル、及び生成機能
| 連続スペクトル | 線スペクトル | 吸収スペクトル | |
|---|---|---|---|
| プロデュース | スペクトルホット固形、液体および高圧ガス | 金属の希ガスや蒸気の発光スペクトル | 白色（光のすべての連続した波長の分布を含む）高温材料を通して物体によって放出され、光の一部の波長が物質によって吸収しました |
| 現象 | 組成物の連続分布からの光の全ての波長 | スペクトル明るいラインのセクションがある - ラインは | スペクトル領域の濃いラインが存在します |
| 機能 | 全体のスペクトル領域は明るく | 特性線 | 原子のそれぞれの吸収スペクトルにおける暗い線の各発光スペクトルは、それぞれ、輝線（線スペクトル）での原子の種類に関連しています。 |
③スペクトル：
素子、放射するが、低温で、いくつかの波長の特性高温での光だけでなく、光波の暗い線の吸収スペクトルの輝線と輝線が素子の特性線と呼ばれているように、これらの波長の光を吸収しますスペクトル解析のために。
第二、水素原子のスペクトル
水素原子は、最も単純な、最もスペクトル簡単です。
14行に可視領域で分析した1885年に、バルマーは公知その時点で、波長スペクトルは式で表すことができることを見出しました。
\（1 / \ラムダ= R（1/2 ^ 2-1 / N ^ 2）のn = 3,4,5 ...... \）
前記Rはリュードベリ定数と呼ばれ、この式は、バルマーの式となります。
また、後に水素と紫領域の赤外スペクトルの他の行に見出さバルマー系列は、また、式バルマー同様の関係を満足しています。
スペクトル線スペクトルが水素原子であり、別個の特性を有する、古典的な電磁理論では説明できません。
第三に、レベルの原子
原子のボーアモデル：
1.構造モデルと核の矛盾-古典的な電磁理論（両方）
円運動で原子核の周り。電子は、原子が通常である、最後の電子核に入るように、古典的な理論によれば、常に電子エネルギーの周りに電磁波を放射する電荷の移動の加速度は、減少し続けなければならない、運動を加速さ事実は安定と矛盾します。
B電磁放射継続回転軌跡が小さくなると原子核の周りの電子が、周りの核電子の回転数の回転数に等しくなければならない場合、電磁波の周波数は、電子が連続的この推論によれば、変更する必要があり、したがって、原子分光法でなければならない放射連続スペクトルは、スペクトルは線スペクトルそのような原子の実際の矛盾です。
2.ボーア理論
上述两个矛盾说明，经典电磁理论已不适用原子系统，玻尔从光谱学成就得到启发，利用普朗克的能量量了化的概念，提了三个假设：
①定态假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然做加速运动，但并不向外在辐射能量，这些状态叫定态。
②跃迁假设：原子从一个定态（设能量为Em）跃迁到另一定态（设能量为En）时，它辐射成吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即\(hv=Em－En\)
③轨道量子化假设，原子的不同能量状态，跟电子不同的运行轨道相对应。原子的能量不连续因而电子可能轨道的分布也是不连续的。
3.玻尔的氢原子模型：
①氢原子的能级公式和轨道半径公式：玻尔在三条假设基础上，利用经典电磁理论和牛顿力学，计算出氢原子核外电子的各条可能轨道的半径，以及电子在各条轨道上运行时原子的能量，（包括电子的动能和原子的热能。）
②氢原子的能级图：氢原子的各个定态的能量值，叫氢原子的能级。按能量的大小用图开像的表示出来即能级图。
其中n=1的定态称为基态。n=2以上的定态，称为激发态。
第十九章：原子核
一、原子核的组成
1、天然放射现象
⑴天然放射现象的发现：1896年法国物理学，贝克勒耳发现铀或铀矿石能放射出某种人眼看不见的射线。这种射线可穿透黑纸而使照相底片感光。
放射性：物质能发射出上述射线的性质称放射性。
放射性元素：具有放射性的元素称放射性元素。
天然放射现象：某种元素自发地放射射线的现象，叫天然放射现象。这表明原子核存在精细结构，是可以再分的。
⑵放射线的成份和性质：用电场和磁场来研究放射性元素射出的射线，在电场中轨迹，如下图
| 成分 | 速度 | 贯穿能力 | 电离能力 | |
|---|---|---|---|---|
| α射线 | 氦原子核 | 1/10光速 | 弱 | 很容易 |
| β射线 | 高速电子流 | 接近光速 | 较强 | 较弱 |
| γ射线 | 高能量电磁波 | 光速 | 很强 | 更小 |
2、原子核的组成
原子核的组成：原子核是由质子和中子组成，质子和中子统称为核子。
在原子核中有：质子数等于电荷数、核子数等于质量数、中子数等于质量数减电荷数。
二、原子核的衰变；半衰期
- 衰变：原子核由于放出某种粒子而转变成新核的变化称为衰变在原子核的衰变过程中，电荷数和质量数守恒
| 衰变类型 | 衰变方程 | 本质 |
|---|---|---|
| α衰变 | \({^M_Z}X\rightarrow {^{M-4}_{Z-2}}Y+{^4_2} He\) | 原子核内少两个质子和两个中子 |
| β衰变 | \({^M_Z}X\rightarrow {^M_{Z+1}}Y+^0_{-1}e\) | 原子核内的一个中子变成质子， 同时放出一个电子 |
2.γ 辐射：原子核的能量也跟原子的能量一样，其变化是不连续的，也只能取一系列不连续的数值，因此也存在着能级，同样是能级越低越稳定。
放射性的原子核在发生α衰变、β衰变时，往往蕴藏在核内的能量会释放出来，使产生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，能量以γ光子的形式辐射出来，因此，γ射线经常是伴随α射线和 β射线产生的，当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时就会伴随着γ辐射（没有γ衰变）。这时，放射性物质发出的射线中就会同时具有α、β和γ三种射线。
3.半衰期：放射性元素的原子核的半数发生衰变所需要的时间，称该元素的半衰期。
放射性元素衰变的快慢是由核内部自身因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。
三、放射性的应用与防护；放射性同位素
放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素。
同位素：具有相同的质子和不同中子数的原子互称同位素，放射性同位素：具有放射性的同位素叫放射性同位素。
正电子的发现：用粒子轰击铝时，发生核反应。
1934年，约里奥—居里夫妇发现经过α粒子轰击的铝片中含有放射性磷
，即：
反应生成物P是磷的一种同位素，自然界没有天然的
，它是通过核反应生成的人工放射性同位素。
与天然的放射性物质相比，人造放射性同位素：
①放射强度容易控制
②可以制成各种需要的形状
③半衰期更短
④放射性废料容易处理
放射性同位素的应用：
①利用它的射线
A.由于γ射线贯穿本领强，可以用来γ射线检查金属内部有没有砂眼或裂纹，所用的设备叫γ射线探伤仪。
B.利用射线的穿透本领与物质厚度密度的关系，来检查各种产品的厚度和密封容器中液体的高度等，从而实现自动控制。
C.利用射线使空气电离而把空气变成导电气体，以消除化纤、纺织品上的静电。
D.利用射线照射植物，引起植物变异而培育良种，也可以利用它杀菌、治病等
②作为示踪原子：用于工业、农业及生物研究等。
棉花在结桃、开花的时候需要较多的磷肥，把磷肥喷在棉花叶子上，磷肥也能被吸收。但是，什么时候的吸收率最高、磷在作物体内能存留多长时间、磷在作物体内的分布情况等，用通常的方法很难研究。
如果用磷的放射性同位素制成肥料喷在棉花叶面上，然后每隔一定时间用探测器测量棉株各部位的放射性强度，上面的问题就很容易解决。
放射性的防护：
①在核电站的核反应堆外层用厚厚的水泥来防止放射线的外泄
②用过的核废料要放在很厚很厚的重金属箱内，并埋在深海里
③在生活中要有防范意识，尽可能远离放射源
四、核反应方程
1.熟记一些实验事实的核反应方程式。
⑴卢瑟福用α粒子轰击氮核打出质子：
⑵贝克勒耳和居里夫人发现天然放射现象
α衰变：\({^{238}_{92}U}\rightarrow {^{234}_{90} Th}+{^4_2 He}\)
β衰变：\({^{234}_{90} Th}\rightarrow{^{234}_{91}Pa}+{^0_{-1}e}\)
⑶查德威克用α粒子轰击铍核打出中子：
⑷居里夫人发现正电子：
⑸轻核聚变：
⑹重核裂变：
\({^{235}_{92}U}+{^1_0 n}\rightarrow {^{136}_{54}Xe}+10{^1_0 n}+{^{90}_{38}Sr}\)
\({^{235}_{92}U}+{^1_0 n}\rightarrow {^{144}_{56}Ba}+{^{89}_{36} Kr}+3{^1_0 n}\)
2.熟记一些粒子的符号
3.注意在核反应方程式中，质量数和电荷数是守恒的。
核反応式を扱う関連トピック限り、上記のポイントは、あなたが問題を解決することができます。
V.重大な核分裂、核融合
原子力エネルギーを解放する方法 - 核分裂と核融合
1.核分裂反応：
核分裂は、①：2個の重い原子核が核の核分裂反応と呼ばれる、特定の反応条件下で核メディアの品質を変更します。例えば：
②連鎖反応：核分裂反応により生成される中性子、その後、反応中に閉じ込められ、他のウラン核によっては続行します。
連鎖反応条件：重要なボリューム、極めて高い温度。
③
2.核融合反応：
融合反応①：重合反応重い核内への光核と呼ばれる核融合反応。例えば：
②重陽子、ヘリウム核に結合（および中性子を放出する）トリトンは、解放17.6 （MEV \）\エネルギーは、核子当たりの平均エネルギーが3をリリースし（\ MEV）\上方。核子反応あたりの平均エネルギーは、列3-4倍にリリース。
③核融合反応条件、摂氏温度数百万。