原子物理学第七章

原子物理学第七章第一页，共五十页，编辑于2023年，星期二原子核组成★原子核由质子和中子组成原子核对原子性质起主要贡献的是核的质量和电荷。元素的物理、化学性质或光谱特性主要与核外电子有关，而放射性现象则归因于原子核。核素:具有相同质子数和相同中子数的一类原子核第二页，共五十页，编辑于2023年，星期二原子核物理概论原子核的组成原子核质量原子核的自旋和磁矩放射性衰变的基本规律α衰变β衰变γ衰变核反应裂变与聚变第三页，共五十页，编辑于2023年，星期二原子核质量第四页，共五十页，编辑于2023年，星期二原子核质量第五页，共五十页，编辑于2023年，星期二原子核平均结合能曲线原子核质量第六页，共五十页，编辑于2023年，星期二原子核物理概论原子核的组成原子核质量原子核的自旋和磁矩放射性衰变的基本规律α衰变β衰变γ衰变核反应裂变与聚变第七页，共五十页，编辑于2023年，星期二原子核的自旋是组成原子核的质子和中子的轨道角动量和自旋角动量（）之和。原子核的自旋和磁矩核磁矩(磁偶极矩)第八页，共五十页，编辑于2023年，星期二原子核物理概论原子核的组成原子核质量原子核的自旋和磁矩放射性衰变的基本规律α衰变β衰变γ衰变核反应裂变与聚变第九页，共五十页，编辑于2023年，星期二放射性衰变的基本规律放射性(radioactivity)衰变：不稳定原子核自发地放射出各种射线后,转变为另一种原子核的现象.（1）指数衰变律发生衰变的原子核数目

t

时刻未发生衰变的原子核数目时间间隔第十页，共五十页，编辑于2023年，星期二（2）半衰期

半衰期

(halflifeperiod)

：放射性核素的原子核数目衰变到原来的一半所需要的时间。（3）平均寿命平均寿命：放射性原子核在衰变前的平均生存时间。放射性衰变的基本规律第十一页，共五十页，编辑于2023年，星期二估算地球的年龄目前238U(T1/2=4.5x109a)占99.3%，而235U(T1/2=0.70x109a)占0.72%.于是放射性衰变的基本规律第十二页，共五十页，编辑于2023年，星期二原子核物理概论原子核的组成原子核质量原子核的自旋和磁矩放射性衰变的基本规律α衰变β衰变γ衰变核反应裂变与聚变第十三页，共五十页，编辑于2023年，星期二能量守恒：衰变第十四页，共五十页，编辑于2023年，星期二原子核物理概论原子核的组成原子核质量原子核的自旋和磁矩放射性衰变的基本规律α衰变β衰变γ衰变核反应裂变与聚变第十五页，共五十页，编辑于2023年，星期二原子核物理概论原子核的组成原子核质量原子核的自旋和磁矩放射性衰变的基本规律α衰变β衰变γ衰变核反应裂变与聚变第十六页，共五十页，编辑于2023年，星期二β衰变第十七页，共五十页，编辑于2023年，星期二中子质子同一核子的两个不同的量子态β衰变第十八页，共五十页，编辑于2023年，星期二原子核物理概论原子核的组成原子核质量原子核的自旋和磁矩放射性衰变的基本规律α衰变β衰变γ衰变核反应裂变与聚变第十九页，共五十页，编辑于2023年，星期二衰变（1）一般性质第二十页，共五十页，编辑于2023年，星期二60Co的衰变纲图第二十一页，共五十页，编辑于2023年，星期二第二十二页，共五十页，编辑于2023年，星期二原子核物理概论原子核的组成原子核质量原子核的自旋和磁矩放射性衰变的基本规律α衰变β衰变γ衰变核反应裂变与聚变第二十三页，共五十页，编辑于2023年，星期二核反应原子核与原子核或原子核与其它粒子（例如中子、光子等）之间的相互作用引起的各种变化。第二十四页，共五十页，编辑于2023年，星期二产生核反应的途径：

用放射源产生的高速粒子轰击原子核；利用宇宙射线(cosmicray)来进行核反应；利用粒子加速器(accelerator)或反应堆(reactor)来进行核反应第二十五页，共五十页，编辑于2023年，星期二核反应的表示方法：入射粒子出射

轻粒子靶原子核

生成核

（剩余核）（Target）(incomingparticle)（outgoinglight-weightparticle）(Residuenucleus)第二十六页，共五十页，编辑于2023年，星期二（1）著名的核反应1、历史上第一个人工核反应2、第一个在加速器上实现的核反应第二十七页，共五十页，编辑于2023年，星期二第一个人工核反应实验简图氮气氮气荧光屏银箔显微镜第二十八页，共五十页，编辑于2023年，星期二3、产生第一个人工放射性核素的反应4、导致发现中子的核反应第二十九页，共五十页，编辑于2023年，星期二（2）Q方程能量守恒：第三十页，共五十页，编辑于2023年，星期二反应能Q：第三十一页，共五十页，编辑于2023年，星期二原子核物理概论原子核的组成原子核质量原子核的自旋和磁矩放射性衰变的基本规律α衰变β衰变γ衰变核反应裂变与聚变第三十二页，共五十页，编辑于2023年，星期二（1）裂变(fission)的发现

重核的裂变：一个重原子核分裂为两个或两个以上中等质量碎片的现象。第三十三页，共五十页，编辑于2023年，星期二原子核裂变的特点：裂变产物中含中子数很多裂变产物的质量分布很广裂变释放的能量很大发生裂变的原子核种类很多第三十四页，共五十页，编辑于2023年，星期二第三十五页，共五十页，编辑于2023年，星期二（2）裂变机制液滴模型库仑力核力第三十六页，共五十页，编辑于2023年，星期二(4)裂变能量及其利用(3)自发裂变(SF)第三十七页，共五十页，编辑于2023年，星期二链式反应(chainreaction)U235U235U235中子第三十八页，共五十页，编辑于2023年，星期二维持链式反应的条件：第三十九页，共五十页，编辑于2023年，星期二反应堆(reactor)减速剂控制棒屏蔽体燃料元件第四十页，共五十页，编辑于2023年，星期二反应堆用途：

原子能动力制造放射性同位素产生大量中子产生核燃料第四十一页，共五十页，编辑于2023年，星期二原子弹(A-bomb)稳定器引爆装置铀块或钚块中子反射层弹壳第四十二页，共五十页，编辑于2023年，星期二（5）轻核聚变(fusion)轻核的聚变（核聚变）：轻原子核聚合成较重原子核的核反应。第四十三页，共五十页，编辑于2023年，星期二核聚变的特点：-与核裂变相比，释放的能量更大-聚变材料十分丰富-聚变产物基本上是稳定氦核，无放射性，不污染环境。第四十四页，共五十页，编辑于2023年，星期二(6)太阳能——引力约束聚变碳—氮循环第四十五页，共五十页，编辑于2023年，星期二2、质子—质子循环第四十六页，共五十页，编辑于20