【新篇章开启】第二章第1节： 物质结构 （图文结合）

第二章 医用物理与X线摄影基础

第一节  物质结构

历年考点串讲

常考的细节有：

1.物质由原子组成，原子由原子核及核外电子组成，电子沿一定的轨道绕核旋转形成“电子云”。

2.主量子数n取1、2、3……值时，相应的电子壳层可用K、L、M、N、O、P等符号表示。主量子数为n的壳层最多可容纳的电子数为：Nn=2n2但最外层电子数最多不超过8个。

3.原子能级以电子伏特表示，1eV=1.6×10-19J。  

4.电离是当原子中壳层电子吸收的能量大于其结合能时，电子将脱离原子核的束缚，离开原子成为自由电子，这个过程称为电离。

5.激发是当原子吸收一定大小的能量（某两个能级之差的能量）后电子将自发地从低能级过渡到某一较高能级上，这一过程称为原子的激发。

6.跃迁是处于激发态的原子，在极短的时间10-8内，外层电子或自由电子将自发,地填充其空位，同时放出一个能量等于两能级之差的光子（

=EH-EL，H代表高能级，L代表低能级），这个过程称为跃迁。

7.激发和电离都使原子的能量状态升高从而处于不稳定的激发态。

总之，原子的核外结构、原子能级都是物质结构的重要内容，是常考的细节。

重点复习：

原子的结构、核外电子排列、原子能级、结合力、结合能。

常见的考题方式：

原子的组成、电子壳层及电子分布，主量子数、角量子数，原子能级与结合能的关系，激发和跃迁概念。

一、 原子的核外结构

物质由原子组成，每一原子均由原子核及电子组成，电子沿一定的轨道绕核旋转。

笼罩在核外的带负电荷的电子称为“电子云”，电子出现多的地方，就是电子云密度最大的地方。

(一)量子数

主量子数n：

原子核外的电子云是分层排布的，电子壳层可用主量子数n表示。

主量子数取1、2、3、……值时，相应的电子壳层可用K、L、M、N、O、P等符号表示。

n越大，电子离核越远，能级越高。故主量子数是决定原子能级的主要因素。

角量子数L：

原子中的任何一个电子在原子核附近出现的概率大小是有规律的，所以电子云的大小形状也是有规律的。

同一电子壳层中电子具有的能量及运动形式不同，又分为若干电子亚层，由角量子数L决定。n确定后，∫可取0、1、2、……(n-1)，有n个不同的值。对应的电子亚层分别用s、p、d、f、g、h等符号表示。

如果原子中的某个电子处在主量子数n=3，角量子数L=2的量子态上，则这个电子在M壳层的d亚层上，通常称这种状态为3d。相反，若电子所处的状态为4s，则电子处在N壳层的第s亚层上，这个量子态的主量子数n=4，角量子数∫=0。

(二)核外电子的排布

按照玻尔理论，核外电子因离核远近不同而具有不同的壳层，主量子数为n的壳层可容纳的电子数为：

Nn=2n2

半径最小的壳层叫K层(n=l)，最多容纳2个电子；

第二层叫L层(n=2)，最多容纳8个电子；

第三层叫M层，最多容纳18个电子；

……愈外面的壳层可容纳的电子数愈多。但最外层电子数最多不超过8个。

二、原子能级

(一)原子能级和结合能

1.原子能级

每个可能轨道上的电子都具有一定的能量(动能和势能的代数和)，且电子在各个轨道上具有的能量是不连续的，这些不连续的能量值，表征原子的能量状态，称为原子能级。

原子能级以电子伏特表示，leV=1.6×10-19Jo

2.结合力

原子核对电子的吸引力，靠近原子核的壳层电子结合力强，距核越远的电子结合力越小；结合力还与原子序数Z有关，Z越高，核内正电荷越多，对电子的吸引力越大，要从原子内移走电子所需要的能量就越大。

3.结合能

移走原子中某壳层轨道电子所需要的最小能量，称为该壳层电子在原子中的结合能。原子能级是结合能的负值，它们绝对值相等，符号相反。

（二）激发和跃迁

1.基态

（正常态）原子处于最低能量状态（最稳定）叫基态（n=l）。

2.激发

当原子吸收一定大小的能量（某两个能级之差的能量）后电子将自发地从低能级过渡到某一较高能级上，这一过程称为原子的激发。

原子所处的状态是激发态。

n=2的能量状态称为第一激发态，n=3的能量状态称为第二激发态，等等。

3.电离

当原子中壳层电子吸收的能量大于其结合能时，电子将脱离原子核的束缚，离开原子成为自由电子，这个过程称为电离。

激发和电离都使原子的能量状态升高，使原子处于激发态而不稳定的。

4.跃迁

处于激发态的原子，在极短的时间10-8内，外层电子或自由电子将自发地填充其空位，同时放出一个能量等于两能级之差的

（

=EH-EL，H代表高能级，L代表低能级）光子，这个过程称为跃迁。

以后讲述的特征X线（特征光子）就是根据这个道理产生的。

——The  End——

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