【高中物理】原子核的组成 课件 2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

第五章

原子核5.1

原子核的组成

1.核的电荷

原子中存在一个带正电的核心，叫做原子核。原子核—质子，中子静态性质：标志一个核的存在的基本物理量电荷、质量、半径、自旋、磁矩、电四极矩、宇称、统计性等动态性质：标志原子核发生变化的物理量衰变寿命、分之比等在高中阶段，我们只关心原子核的电荷和半径，以及其衰变的基本规律(1)原子核的发现1909年Rutherford的学生H.Geiger和E.Marsden在用a粒子轰击金箔的实验中，发现有大约八千分之一的几率被反射。Rutherford说：“就像一枚15英寸的炮弹打在一张纸上又被反射回来一样”。Rutherford认为：正电荷和原子质量集中在原子中心R10-12cm的范围内。(2)质子的发现1919年Rutherford用a粒子轰击14N，发现了质子。核反应方程：14N+a

18O+p布拉凯特通过对a粒子径迹的照片分析进一步证明，质子是由“复合核”分裂出来的，质子是原子核的组成部分。a粒子轰击氮原子核实验实现了原子核的人工转变。(3)中子的发现1920年Rutherford在Bakerian讲演中提出：“在某种情况下，也许由一个电子更紧密地与H核结合在一起，组成一个中性的双子，这样的原子也许有很新颖的特性”。同时他指出：“要解释重元素的组成，这种原子的存在看来几乎是必需的”。1930年，德国物理学家玻特和贝克发现利用粒子轰击铍元素时，产生了一种穿透力极强而且不受电场或磁场影响的射线。1932年，伊莲娜和约里奥·居里发现，这些新射线能将运动速度极快的氢核从石蜡中释放出来，断言这种射线是射线。查德威克从实验中找到中子，获1935年诺贝尔物理学奖1932年Chadwick利用9Be+a

12C+n实验中所产生的中子轰击14N，测量到14N的最大反冲动能为1.2MeV。并根据F.&I.Joliot-Curie夫妇轰击石蜡所测量的反冲质子的最大动能为5.7MeV及动量和能量守恒关系，估算出中性射线的质量为1.15u，并大胆预言该射线是中子。由于原子是电中性的，因而原子核带的电量必等于核外电子的总电量，但两者符号相反任何原子的核外电子数就是该原子核的原子序数Z，因此原子序数为Z的原子核的电量是Ze，此处e是元电荷，即一个电子电量的绝对值。当用e作电荷单位时，原子核的电荷是Z，所以Z也叫做核的电荷数。1932年，前苏联伊凡宁柯与海森伯提出原子核由质子和中子组成的理论。由以上两个式子消去v可得

被加速的离子在磁场B的作用下，将在垂直磁场的平面内以半径R作圆弧运动，最后通过狭缝到达接收电极。于是有

质量为M的离子通过加速电极后所具有的速度v,满足下列关系：2.测量方法---质谱仪三部分:离子源、电磁场、探测器

（1.1-4）

或由于质子和中子的质量数都十分接近1，而原子核是由质子和中子组成的，因而核的质量数A也就是核内质子数Z和中子数N之和，即质量数等于核子数。

具有相同质子数Z和中子数N的一类原子核，称为一种核素。

质子数相同，中子数不同的核素称为同位素。中子数相同，质子数不同的核素称为同中子素。质量数相同，质子数不同的核素称为同量异位素。

质量数和质子数均相同（当然中子数也相等），而能量状态不同的核素称为同核异能素。

历史回顾重要人物H.Becquerel,法国物理学家（1852-1908），1903年获得诺贝尔奖。发现了铀(U)放射现象，这是人类历史上第一次在实验室里观察到原子核现象。历史回顾重要人物M.Curie，法国物理学家（1867-1934），波兰人，1903年获得诺贝尔奖。发现钋(Po)和镭(Ra);她的女儿(I.Joliot-Curie,1897-1956)和女婿(F.Joliot-Curie,1900-1958)因发现人工放射性获1934年诺贝尔奖。历史回顾重要人物E.Rutherford，英国物理学家(1871-1937)，新西兰人，1908年获得诺贝尔奖。证实了a射线为He2+，b射线为电子；提出了原子的核式模型；首次实现人工核反应.历史回顾重要人物J.Chadwick，英国物理学家(1891-1974)，1935年因发现了中子获得诺贝尔奖。中子的发现被认为是原子核物理的诞生。历史回顾重要人物E.Fermi，意大利物理学家(1901-1954)，1938年获得诺贝尔奖。发明了热中子链式反应堆。历史回顾重要人物R.L.Mossbauer,德国物理学家(1929-1976)。1961年因为对γ辐射的共振吸收的研究和发现的Mossbauer效应获诺贝尔物理学奖。历史回顾重要人物李政道、杨振宁发现了在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄的实验所证实。历史回顾重要人物丁肇中，(1936—)与B.Richter,(1931—)分别发现J／ψ粒子，找到了美夸克存在的证据，1976年获诺贝尔奖。2023/5/8历史回顾重要事件

1896：H.Becquerel发现了铀(U)放射现象;1897：P.&M.Curie发现钋(Po)和镭(Ra);1899：卢瑟福发现a,b射线；

1900：维拉德发现g射线;1903：卢瑟福证实a射线为He2+，b射线为电子；

1911：卢瑟福提出原子的核式模型；

1919：卢瑟福首次实现人工核反应，发现了质子。2023/5/8历史回顾重要事件

1932：J.Chadwick发现了中子;1934：F.&I.Joliot-Curie发现人工放射性；

1939：O.Hahn等人发现重核裂变；

1939：N.Bohr等提出液滴模型;1942：E.Fermi发明热中子链式反应堆；

1945：原子弹试爆成功，并在广岛上空爆炸；

1952：氢弹试爆成功。历史回顾重要事件

1958：我国建成