原子物理总复习-4

1、一、一、原子核具有的各种性质原子核具有的各种性质1. 1. 电荷电荷2.2.质量与质量数质量与质量数3.3.原子核的成分原子核的成分4.4.大小大小5.5.原子核的角动量原子核的角动量6.6.磁矩磁矩7.7.原子核的电四极矩原子核的电四极矩说明原子核偏离球形程度的物理量说明原子核偏离球形程度的物理量第8章 原子核1/3001.2 1.5Rr Arfm原子核的质量原子核的质量nneANcEZmmm2Nm 原子的质量原子的质量 =原子核的质量原子核的质量 + +核外电子的质量核外电子的质量 - -电子的电子的结合能结合能( (可以忽略可以忽略) )AmNmeZm 原子核的质量原子核的质量 = =

2、所有核子的质量所有核子的质量 相当于相当于所有核子结合能的数值。所有核子结合能的数值。 C126原子质量的原子质量的 1/121/12kg102 540 1.660u127- 原子质量单位原子质量单位 u u 定义为：定义为：一个处于基态的中性一个处于基态的中性原子核的质量与原子的质量极小原子核的质量与原子的质量极小. .2mcE MeVuc5016.931122/5016.9311cMeVu 二、原子核的结合能二、原子核的结合能1.计算公式：计算公式： E= mC2= m（u） 931.5MeV/u 2.平均结合能（比结合能）平均结合能（比结合能）AEE3.平均结合能曲线特点平均结合能曲线特

3、点三三.核力核力（1）强相互作用力；（比电磁力更强的）强相互作用力；（比电磁力更强的）（2）短程力；）短程力；（3）具有饱和性的交换力；）具有饱和性的交换力；（4）与核子的电荷状态无关；）与核子的电荷状态无关；（5）核力具有非中心力的成分。）核力具有非中心力的成分。 四四. 原子核放射衰变原子核放射衰变自发地自发地（一）已发现的放射性衰变模式有：（一）已发现的放射性衰变模式有： 1 衰变衰变 2 衰变衰变3 衰变衰变（二）放射性衰变的基本规律（二）放射性衰变的基本规律1指数衰变规律指数衰变规律teNN 0NdtdN / 一个原子核在单位时间内发生衰变的几率，一个原子核在单位时间内发生衰变的几率

4、，称为称为衰变常数衰变常数 2.半衰期3.平均寿命T1/2=(ln2)/=0.693/212144. 12ln1TT4.、放射性活度、放射性活度:单位时间内发生衰变的原子核的数目单位时间内发生衰变的原子核的数目tteAeNNdtdNA 00/00NA 表明放射性活度随时间的衰变仍服从指数衰变规律。表明放射性活度随时间的衰变仍服从指数衰变规律。单位：单位： 贝克勒尔，记作贝克勒尔，记作“Bq”，1Bq=1次衰变次衰变/秒秒1居里居里(Ci)= 次衰变次衰变/秒秒= Bq10107 . 310107 . 3放射强度：放射源在单位时间内放出某种射线粒子的个数放射强度：放射源在单位时间内放出某种射线粒

5、子的个数一次衰变一个粒子一次衰变一个粒子-二者相同二者相同一次衰变不只一个粒子一次衰变不只一个粒子-二者不同二者不同1. 衰变(1)(1)衰变方程：衰变方程：YXAZAz42（三）种衰变模式(3)(3)衰变条件衰变条件HeYXMMM XHeYBBB(2)(2)衰变能衰变能224c)MM(Mc)mm(mEAAEEEHeYXYXYdXHeYBBB 或(4)(4) 能谱：分立的能谱：分立的(5) (5) 衰变的机制衰变的机制核内核内粒子利用粒子利用隧道效应隧道效应穿越核势垒穿越核势垒 e01e01e01nep:Kenp:epn: 俘获 - -衰变的本质衰变的本质1 1） - - 衰变衰变011XYA

6、AZZee 1ZZMM 2)2) + + 衰变衰变011XYAAZZeeeZZmMM213)K3)K电子俘获电子俘获21/cWMMiZZ 衰变能谱是连续的衰变能谱是连续的 一般能发生一般能发生 +衰变的原子核总可以发生电子俘获。衰变的原子核总可以发生电子俘获。原子核通过发射原子核通过发射 光子从激发态跃迁到较低能态的过程光子从激发态跃迁到较低能态的过程 hEEEji3.3. 衰变衰变内变换电子内变换电子ifieWEEE 3. 3. 穆斯堡尔效应穆斯堡尔效应核反应核反应：用具有一定能量的粒子轰击一个原子核，使其放用具有一定能量的粒子轰击一个原子核，使其放出某种粒子而转变为新原子核的过程出某种粒子

7、而转变为新原子核的过程 。五、核反应yBxA ByxA),(或或1.核反应方程核反应方程2.反应能反应能Q2222()()()()xAyBxAyBmmmmcmcMMMMcMc ()()kYkykxkXkQEEEEE 3反应阈能反应阈能QAAAEAAx阈17171781NOH(1)(1)历史上第一个人工核反应历史上第一个人工核反应（卢瑟福（卢瑟福19191919）4.几个著名的核反应几个著名的核反应（2 2）第一次引起人工放射性的核反应第一次引起人工放射性的核反应（居里夫妇（居里夫妇19341934）PnAl3027 （3 3）第一个在加速器上实现的第一个在加速器上实现的核反应核反应 19321

8、932年，考克拉夫和瓦尔顿年，考克拉夫和瓦尔顿HeHeHLi42421173 （4 4）导致发现中子的核反应）导致发现中子的核反应CnBe1291932年，查德威克年，查德威克六六. 原子核裂变、聚变原子核裂变、聚变2351920UnXY1.裂变机制裂变机制液滴模型液滴模型2、链式反应、链式反应 235235U U平均每次裂变将产生平均每次裂变将产生2.52.5个中子，这些中子又可引起其个中子，这些中子又可引起其它它235235U U核裂变，这样裂变将持续核裂变，这样裂变将持续不断的进行。称为裂变的链式不断的进行。称为裂变的链式反应。反应。达到临界体积达到临界体积实现条件实现条件中子产额和慢化

9、中子产额和慢化聚变条件：聚变条件：1 1）克服库仑势垒：）克服库仑势垒：两个质子相距10fm时的库仑势 ：2 2）达到聚变温度：）达到聚变温度： 10108 810109 9K K，等离子体状态，等离子体状态3 3）等离子体密度足够大，必须维持足够长的时间。）等离子体密度足够大，必须维持足够长的时间。KkETReEc9201032KeV14441 劳逊判据mscmsn/10/10203143. 原子核聚变1. 1. 一般资料表中给出的原子核质量实际上是一般资料表中给出的原子核质量实际上是: :A.A.原子核的质量原子核的质量 B.B.原子核对应的原子的质量原子核对应的原子的质量C. C. 原子

10、核对应的离子的质量原子核对应的离子的质量 D.D.以原子质量为以原子质量为单位的原子核质量单位的原子核质量2. 2. 下列哪组核素互为同位素下列哪组核素互为同位素: :OODSSiCCaArBFOA1681983216301440204018199198.,.,.,.3.3. 原子核可近似看成是一个球形原子核可近似看成是一个球形, ,其半径可用下述公式来表示其半径可用下述公式来表示: :1/30. A Rr A2/30. BRr A304.3CRr34.3D RA A.10-15m B. 10-18m C. 10-10m D. 10-13m6.6.下述哪个说法是不正确的下述哪个说法是不正确的?

11、 ? A.A.核力具有饱和性核力具有饱和性 B.B.核力与电荷有关核力与电荷有关 C.C.核力是短程力核力是短程力 D.D.核力是交换力核力是交换力7. 核力是交换下列粒子而产生核力是交换下列粒子而产生: : A.A.电子电子 B .B .中微子中微子 C. C. 介子介子 D.D.胶子胶子练习题答案 1-10：DDACD BADAD 11-20:DACDC CBAAA 21-30:BAADC BCBCD 31-40:CABD BBABC 41-50:CDBAC ABABA 51:D 一一. .相互作用相互作用第9章 基本粒子二、已在实验中发现，可以自由状态存在的粒子二、已在实验中发现，可以自

12、由状态存在的粒子三三. 相互作用和守恒定律相互作用和守恒定律 除此之外，还除此之外，还重子数、轻子数、同位旋，重子数、轻子数、同位旋，奇异数、宇称奇异数、宇称等守恒定律，等守恒定律， 实验证明，在所有相互作用中，实验证明，在所有相互作用中，能量、能量、动量、角动量和电荷动量、角动量和电荷这四个量的守恒定律这四个量的守恒定律是是严格成立严格成立的。的。它们不一定在每一种相互作用中都成立，它们不一定在每一种相互作用中都成立，四、六种夸克的自旋、电荷和质量四、六种夸克的自旋、电荷和质量m(MeV)Q (e)J )(4.21/2u(上上)32 7.51/2d(下下)31 1501/2s(奇奇)31 15001/2c(粲粲)32 50001/2b(底底)31 1/2t(顶顶)32 4101 . 9 10-1+11/21/200uu dududdu dpn 粒子粒子QJ组成组成几种粒子的夸克组成几种粒子的夸克组成u夸克：夸克：J =1/2，Q = 2e/3； d 夸克：夸克：J =1/2，Q= e/3 夸克的颜色夸克的颜色 pp ，Q =2，J=3/2，组成应为组