原子物理学(原子核物理概论)ppt课件.ppt

《原子物理学(原子核物理概论)ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第六章原子核物理概论6.1.原子核的基本特征6.2.原子核的结合能6.3.核力6.4.核结构模型6.5.放射性衰变规律6.6.衰变6.7.衰变6.8.衰变（跃迁）6.9.核反应6.10.核裂变和核聚变6.1.原子核的基本特征原子核的组成原子核的大小原子核的自旋和磁矩6.1.1.原子核的组成（1）原子核由质子和中子两种粒子组成质子带一个单位正电:e中子不带电质子和中子的质量相差甚微质子和中子统称核子6.1.1.原子核的组成（2）原子核的表示方法X：对应的元素符号核内质子数ZA：核质量数（核子数）=Z+NZ：核电荷数，核内

2、质子数N：核内中子数6.1.1.原子核的组成（3）核素：代表一个特定的核素例：三种不同的核素天然核素：340多个人造核数：1600多个共计~2000余个同位素：Z相同，A不同的核素例：H的三种同位素氘(D),氚(T)6.1.1.原子核的组成（4）同中子素:中子数相同，A和Z不同例：同量异位素:A相同,Z,N不同例：同质异能素：相同质子数Z和相同中子数N，但能量状态不同的核素，指处于激发态和基态的核素6.1.2.原子核的大小(1)原子核半径上限:米散射实验测得原子核半径与质量数原子核的密度是常数=1亿吨/厘米3核物质是密度很高、

3、不可压缩的“液滴”6.1.3.原子核的自旋和磁矩(1)原子核基态总角动量(核自旋)质子和中子的轨道角动量和它们自旋角动量的矢量和i:自旋量子数:整数或半整数偶数质量数A的原子核的i值都是整数，奇数质量数A的原子核的i值都是半整数核自旋的Z分量6.1.3.原子核的自旋和磁矩(2)核自旋原子核磁矩核磁矩z分量原子磁矩>核磁矩原子总磁矩忽略核磁矩核磁子核g因子只能由实验测得数值有正有负6.1.3.原子核的自旋和磁矩(3)核磁矩I在外磁场B中的磁能考虑核自旋后,原子的总角动量j>i，有2i+1个态j

4、原子核的自旋和磁矩(4)核磁共振匀强磁场B中,核磁矩I与磁场B的相互作用能:一个能级分裂为2i+1个子能级.根据选择定则相邻能级发生跃迁间距为E=gINB垂直于匀强磁场B的方向上施加一个高频(10MHz数量级)磁场，当磁场满足h=E时，原子核会表现出对该高频磁场能量的强烈吸收，由低能级向相邻的高能级跃迁，这种现象称为核磁共振。E=-B=-gINmIB6.1.3.原子核的自旋和磁矩(5)原子核的电四极矩(1)考虑核在空间任意一点电势第一项是核电荷对电势的贡献第二项是核电偶极矩(为零)对电势的贡献第三项是核电四极

5、子对电势的贡献P(x,y,z)xzyorr’R6.1.3.原子核的自旋和磁矩(6)原子核的电四极矩(2)电荷分布为旋转椭球形核的电四极矩Q=0aQ>0aQ<0a长椭球核扁椭球核球对称核根据核电四极矩的测量数值可判断核形状6.2.原子核的结合能结合能结合能经验公式6.2.1.结合能(1)质量能量核的质量不等于核内核子的质量和例质量亏损6.2.1.结合能(2)结合能B自由核子组成原子核时所释放出的能量例结合能公式核质量原子质量氢原子质量忽略电子结合能6.2.1.结合能(3)平均结合能A30,Z=N=偶数的核,特别稳定A很小或A

6、很大的核变成A中等核时,放能6.2.1.结合能(4)例1：轻核聚变100个50个放能一克相当于10.5吨煤的热量.B/A=1MeVB/A=7MeV6.2.1.结合能(5)例2：重核裂变1个2个放能一克相当于2.5吨煤的热量.B/A=7.6MeVB/A=8.5MeV原子核转变过程中,结合能发生变化,释放核能6.2.2.结合能经验公式(1)结合能BA,体现了饱和性即核子只与最近邻核子有互作用如核子与所有核子有互作用液滴模型：体积V质量数A，密度1亿吨/厘米3核物质是不可压缩的带电液滴，核子是液滴中的分子6.2.2.结合能经验

7、公式(2)结合能由以下几部分组成体积能:BR3A表面能:BR2A2/3处于核表面核子的结合能比核内核子结合能小库仑能:BZ(Z-1)Z2,B1/R1/A1/3对称能成对能6.2.2.结合能经验公式(3)结合能经验公式BMA(原子质量)6.3.核力基本性质介子理论6.3.1.基本性质(1)核力是吸引力核由核子构成，质子之间存在斥力，而核的结合是很强固的核子之间有很强的吸引力.短程,强相互作用强电磁弱万有引力相对强度110-210-1310-39力程~10-15m~10-17m长程~；短程：比衰减更快，

8、如:6.3.1.基本性质(2)饱和性：B~A即核子只与最近邻核子作用极短程内存在排斥力小于0.8fm:斥力0.8fm~2fm:吸引力大于10fm:核力消失核力与电荷无关(1)质子和质子之间，中子和中子之间，质子和中子之间的核力相同6.3.1.基本性质(3)核力与