师：同学们，今天我们来学习高二物理粤教版选择性必修三第五章原子与原子核单元复习课。首先，我们来看本章的知识结构，然后分段分方面展开这三块内容。
第一块，关于原子的结构问题分析，主要要点如下：
一是对核式结构模型的理解。核式结构模型由卢瑟福通过α粒子散射实验得出。实验现象是α粒子通过金箔时，绝大多数不发生偏转，仍沿原来方向前进；少数发生较大偏转；极少数偏转角超过90度，有的甚至被弹回，偏转角几乎达到180度。从图中能看到大多数沿原来方向前进，这说明大多数α粒子没受到什么作用，因为原子核的核外电子对α粒子的作用几乎可忽略不计。所以，真正对α粒子产生排斥作用的带正电部分，应集中在非常小的区间内。这一集中了原子中所有正电和几乎全部质量的部分，我们称为原子核，由此可见原子内部实际上非常空旷。核式结构模型具体描述为：在原子中心有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绕核旋转。
要点二，玻尔的原子模型。核式结构模型虽很好地解释了α粒子散射实验，但仍有缺陷。观察原子的发光光谱，比如氢原子光谱，发现它不是连续谱线，而是一些分立的。为解释这些分立谱线，玻尔提出原子结构假说，主要包含三个方面：第一条是轨道假设，轨道是量子化的，只能是某些分立的值；第二个是定态假设，不同的轨道对应不同的能量状态，处于这些状态的原子是稳定的，不向外辐射能量；第三是跃迁假设，原子在不同状态下具有不同能量，从一个定态向另一个定态跃迁时，要辐射或吸收一定频率的光子，该光子能量等于这两个定态的能量差，即$hν = E_m - E_n$。玻尔的原子结构假说很好地解释了原子的发光问题。它能解释原子为何稳定，因为能量状态在定态时不向外辐射，而能级间跃迁时就会辐射能量，且以光子形式出现，所以谱线是分立的亮线。
我们进一步认识跃迁条件，$hν = E_m - E_n$这个条件只适用于光子和原子作用使原子在各定态之间跃迁的情况，即原子吸收光子能量需特定能量值。实际上，原子完成跃迁不仅可吸收光子能量，还可通过其他实物粒子轰击获得能量，此时只要能量高于两个能级之差，就可跃迁到较高能级。这里要说明，如果原子接收的能量大于它在该状态时的电离能，就会发生电离，即核外电子脱离原子核束缚。
第二点，关于跃迁过程中的能量变化。当轨道半径减小，库仑引力做正功，原子电势能减少，电子动能增大，原子总能量减小。同学们可能有疑问，为什么电子动能增大，原子总能量却减小？原因是增加的电子动能比电势能减小的少，所以总体上原子能量还是减小的。反之，若轨道半径增大，核外电子要克服库仑引力做功，原子电势能增大。此时核外电子从低轨到高轨，动能减小，但减小的动能比增加的电势能少，所以原子总能量增大，这就是关于能量变化。
第三，关于辐射的光谱线条数。这里有两种情况，如果只有一个氢原子，处在n能级向低能级跃迁，它最多可能辐射的光谱线条数为n - 1。为什么呢？因为只有一个氢原子，只有一次跃迁，比如从n到基态，就是一次，当然也可逐级往下跃迁，最多也就是n - 1对应的光谱线条数。但如果有一群大量的氢原子处在n能级，此时可辐射的光谱条数就有$C_{n}^{2}$条，即任何两个高低能级之间都可辐射出光子。除通过数学组合数计算，还可画出氢原子能级图，通过画图线方式求出可辐射的光谱线条数。
好，这是第一块内容的知识点，我们来看例题。氢原子辐射一个光子后，四个选项中答案为B，电子动能增大。为什么呢？因为辐射光子后，核外电子从高轨到低轨，在低轨道上绕行线速度增大，所以动能增大。其他选项依次分析，A选项电子绕核半径增大，错误，应是减小；C选项氢原子电势能增大，错误，电势能因库仑引力做正功而减小；D选项原子能量同样是减小的。这是基础题目，下面再看一个关于能级跃迁的选择题。氢原子能级如图，当氢原子从n = 3跃迁到n = 2能级时，辐射的光子波长为656纳米，以下判断正确的是：A. 氢原子从n = 2跃迁到n = 1能级时，辐射的光波波长大于656纳米。分析A选项，题目条件是从3到2能级，A选项问的是从2到1能级。通过能级图可知，2到1的能级差高于3到2的能级差，即辐射的光子频率更高，频率更高则波长更短，所以辐射的光波波长应小于656纳米。B. 用波长为325纳米的光照射，可使氢原子从n = 1跃迁到n = 2能级。这个选项怎么分析呢？325纳米这个概念我们不清楚，但抓住题目条件，从n = 1到n = 2的能级差我们知道，题目中3到2的能级差也知道。又因为辐射的光子频率与能级差成正比，波长与频率成反比，这样从1到2对应的波长可由3到2对应的波长通过反比得到。具体计算，由 - 1.51 -（ - 3.4）是从3级到2级的能级差， - 3.4 -（ - 13.6）是从2能级到1能级的能级差，2到1能级的波长与3到2能级的波长之比，等于这两个能级差的反比，从而得出从2到1对应的辐射光子波长为121.6纳米。也就是说，需要121.6纳米的光照射基态氢原子，它才能到2能级，而题目提供的是325纳米，比121.6纳米大，所以不能使氢原子从1到2能级。分析这个选项同学们要注意。C选项，一群处于n = 3能级上的氢原子向低能级跃迁时，最多产生3种谱线。从3到基态，通过图可看出，分别有3到2、3到1，还有2到1，确实是3种，C选项正确。D选项，用波长为633纳米的光照射不能使氢原子从n = 2跃迁到n = 3。从3到2辐射的波长是656纳米，这里提供的633纳米波长更短，能量更大。但同学们要清楚，接收光子能量使原子能级发生跃迁，必须是两个能级的特定值，即两个能级的差值，所以不能让氢原子从2到3能级。综上分析，本题答案是C和D。
接下来我们进入第二个模块，关于原子核的组成问题分析。先看第一个要点，天然放射现象。天然放射现象指元素自发地放出射线的现象，最早由贝克勒尔发现。天然放射现象说明原子核具有复杂结构，因为放射线包含带电粒子，原子核能辐射出带电粒子，表明原子核还可再分，它由质子和中子组成，且原子核电荷量等于核内质子数，中子不带电。
原子核放出的射线主要有三种，一种是α射线，一种是β射线，分别是氦原子核和电子，而γ射线伴随着α和β射线同时放出。既然原子核能放出带电粒子，即放出α射线和β射线，这两种射线又是粒子，表明原子核发生了变化。我们称放出α射线的变化为α衰变，这里给出α衰变方程式，左边为X经过α衰变后变成新原子核Y以及α粒子。根据电荷数和质量数守恒，可知新核电荷数较原来核少2，质量数少4。同样，当原子核放出β射线时，发生β衰变，β衰变放出电子，质量数不变，核电荷数增加1。同学们注意，原子核由质子和中子组成，为什么会放出电子呢？原来β衰变本质是原子核内一个中子变成质子时同时放出一个电子。最后认识γ射线，γ射线是一种高频电磁波，伴随α衰变和β衰变放射出来。其实质是原子核发生α衰变或β衰变时产生的新原子核处在较高能级，原子核也有能级，新原子核处在高能级不稳定，会向低能级跃迁，此时放出较大能量，形成频率较高的电磁波，即γ射线。