最新第七章-原子核物理教学讲义ppt课件.ppt

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1、第七章-原子核物理§29原子核物理的研究对象一、历史回顾1896年,贝克勒尔发现了铀的放射现象;1897年,居里夫妇发现放射性元素钋和镭;1899年,1900年发现射线和射线;1903年,卢瑟福证实了射线是带正电的氦原子,射线是电子;1911年,卢瑟福提出原子的核式模型;1919年,卢瑟福首次实现人工核反应;1932年,查德威克发现中子;海森伯提出原子核由质子和中子组成;1934年,约里奥.居里夫妇发现人工放射性;1939年,哈恩和史特拉斯曼在用中子轰击重元素铀的实验中,发现有中间质量的元素产生;梅特纳和弗里什提出用铀原子核分裂成两半的产物解释实验结果;玻尔和惠勒提出了重

2、核裂变的液滴模型理论;1942年,费米等发明热中子链式反应堆;1945年,奥本海默领导的美国洛斯.阿拉莫斯实验室制成快中子链式反应装置;1952年,泰勒等实现了轻元素的热核爆炸;1954年,苏联建成第一个原子能发电站;二、原子核的组成1919年,卢瑟福发现了质子：质子：带一个单位正电荷1932年，查德威克发现了中子:原子核质量亏损m一、原子核的质量亏损和结合能原子核的结合能，用B表示核子的平均结合能(比结合能):B/AB也代表把原子核拆散时所需做的最小功的数值。§30核的基态特性之一:核质量讨论质量数A轻核和重核的比结合能都小于中等质量原子核的比结合能，这一事实是核能得

3、以利用的基础。获得核能的途径有两个：重核裂变和轻核聚变。(3)在质量数小于30的原子核中，比结合能的数值就其总的趋势来讲是随A的增大而增大，但有明显的起伏。(2)质量数在30以上的原子核中，比结合能随A的变化不大，近似为一常量。这显示了核子只与邻近核子作用，核力具有饱和性。二、半经验质量公式1935年,魏扎克(Weizacker)根据液滴模型给出了一个半经验核质量公式.将原子核比作一个密度极大的、不可压缩的液滴。原子核结合能的半经验公式:体积能表面能库仑能对称能对能偶偶核1奇A核0奇奇核-1魏扎克(Weizacker)公式:从实验定出:§31核力一、核力的基本性质(1)短

4、程、强相互作用。强电磁弱万有引力相对强度力程(2)饱和性。核子只与它相邻的核子有相互作用。大于,核力消失。(4)核力与自旋有关。二、核力的介子理论1935年，汤川秀树提出了核力的介子理论：核力是一种交换力，核子之间通过交换某种媒介粒子而发生相互作用，并估计这种媒介粒子的质量约为电子静止质量的200倍，介于质子和电子质量之间，故称为介子。1947年，鲍威尔在宇宙射线中发现了介子，称为介子，有、、三种，质量分别为:(3)核力与电荷无关。两核子之间的核力与它们的自旋的相对取向有关。不同核子的相互作用通过发射或吸收介子而产生，相当于两核子之间的位置发生交换，核力为交换力。一、核自

5、旋§32核的基态特性之二:核矩原子核具有角动量，常称为核自旋，它是核内A个核子的自旋角动量和轨道角动量的矢量和。实验发现,原子核基态的自旋量子数有如下规律:偶A核的自旋量子数都是整数，其中偶偶核的自旋都为零；奇A核的自旋量子数都是半整数。二、核子磁矩核磁子三、核磁矩质子、中子和原子核都具有磁矩，核磁矩为四、电四极矩电四极矩是量度原子核电荷偏离球对称的程度.当Q=0时，核电荷分布呈球形Q>0时，呈长椭球形Q<0时，呈扁椭球形对于任意的带电体系,它在x处产生的电势为原子核的电偶极矩恒等于零,电四极矩定义为:§33放射性衰变的基本规律放射性衰变：核素自发地放射出某种射线而变成另

6、一种核素的现象。已经发现的放射性衰变模式：1．衰变：放出带两个正电荷的氦原子核。2．β衰变：放出电子(或正电子),同时放出反中微子(或中微子)。3．γ衰变：放出波长很短(小于0.01nm)的电磁辐射。4．自发裂变：原子核自发分裂为两个或几个质量相近的原子核。放射现象的研究是获悉原子核内部状况的重要途径之一。衰变常数:代表一个原子核在单位时间内发生衰变的几率。一、指数衰变律平均寿命：每个原子核衰变前存在时间的平均值。二、半衰期和平均寿命(1)平均寿命为衰变常量的倒数，是半衰期的1.44倍(2)经过时间后，剩下的原子核数约为原来的37％说明半衰期：放射性核素衰变其原有核

7、数一半所需时间。三、放射性活度单位：贝克勒尔(Bq),居里(Ci).1Ci=次核衰变/秒=Bq放射性活度A:放射性物质在单位时间内发生衰变的原子核数。1Bq=1次核衰变/秒四、半衰期的测定对于半衰期特别长的核素一、α衰变条件衰变条件:衰变能二、α衰变能与核能级图§34衰变根据能量守恒定律:测得粒子的动能有六种此外有能量不同的五种　射线。粒子能谱具有分立特性－原子核具有分立的能量状态。T1/2=60.5min一、衰变面临的难题射线能谱引发的难题:(1)原子核是个量子体系,它应具有分立的能级,而核衰变则是不同原子核能态之