原子核物理复习资料

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1、核的壳模型a、在核内存在一个平均力场，该力场是所有其它核子对一个核子作用场的总和，对于接近球形的原子核，可以认为该力场为有心场。b、泡利原理不仅限制了某一能级上所能容纳的核子数，也限制了核内核子之间的碰撞。碰后，核子不能低能态上去，也不能两核子朝同一方向；只能去占据未被填满的高能态，这在核与外界不交换能量条件下不可能发生。核子仍能保持原有的运动状态，即是单个核子的独立运动是可能的.所以,壳模型也叫独立粒子（或单粒子）模型。核内存在壳层结构的条件：1·在每一个能级上，容纳核子的数目有一定的限制。2·核内存在一个平均场，对于接近于球形的原子核，这个平均场是一种有心场。3·每个核子在核内的运动应

2、当是各自独立的。成功：能正确的预言绝大多数核的基本宇称和自旋，很好的解释同核异能素岛的出现。缺陷：对远离双幻核区域的磁矩，电四极距和E2跃迁率的解释遇到了很大困难。液滴实验根据：1.原子核平均每个核子的结合能几乎是常量，即B正比于A.2.原子核的体积近似正比于核子数，表示核子不可压缩，与液体类似。因此，原子核的液滴模型把原子当做带正电的液滴。成功：1.成功的计算原子核基态的结合能和质量。2.以液滴形变解释原子核裂变。缺陷：粗糙的结合能半经验公式只能反映结合能随A`Z变化的平均趋势，反映不出变化的起伏现象。由于公式的基础是原子核液滴模型。核的集体模型：他的基础是壳模型，但对壳模型做了补充，认

3、为原子核可以发生形变，每个核子在核内除了相对其它核子运动外，原子核的整体还发生振动与转动，处于不同运动状态的核，不仅有自己特定的形状，还具有不同的能量和角动量，这些能量与角动量都是分立的，因而形成能级。成功：1·对磁矩的预言比壳模型好些，而且奇之子核一般比奇中子核符合得更好。2·可以计算出实验观测的电四极距Q与内禀电四极距Q0的关系。三大衰变：α衰变：是原子核自发地放射出α粒子而发生的转变.它的半衰期随核素的不同变化甚大10-7s~1015a，能量范围4~9MeV,A>140.α粒子的衰变能Ed=（1+mα/mY）Ek=A/(A-4)=(ΔmY+Δmα-ΔmX)*931.43MeV=BY+

4、Bα-BXα粒子与原子核的相互作用1.α粒子在核内有两种力:核力-吸引力-短程力与库仑力-排斥力近似达到平衡。因此可以想象α粒子在核内自由地高速运动2.α粒子跑到核的边界时，由于库伦势垒的阻挡，只有很小的概率穿透库伦势垒(隧道效应)3.α粒子逃脱原子核，核力完全消失，剩下的主要是库仑力作用β衰变：指原子核自发地放出β粒子或俘获一个轨道电子而发生的转变，半衰期大致分布在10-2s-1018a内，在全部周期表范围内都存在，Eβ在0~Ed之间变化①β粒子和反冲核的动量大小相等方向相反时Ed②中微子和反冲核的动量大小相等方向相反0三种衰变类型及衰变能①β衰变公式AZX→AZ+1Y+e-+v衰变

5、能Ed=[Mx(Z,A)-MY(Z+1,A)]c2衰变条件MX>MY实质核中一个中子变成了一个质子②β+衰变AZX→AZ-1Y+e++v衰变能Ed=[Mx(Z,A)-MY(Z-1,A)-2me]c2衰变条件MX+MY>2me实质核中一个质子变成了一个中子③轨道电子俘获AZX+e-→AZ-1Y+v衰变能Edi=[Mx(Z,A)-MY(Z-1,A)]c2-Wi衰变条件MX-MY>Wi/c2实质核中一个质子变成了一个中子β选择定则1.容许跃迁ΔI=0,±1Δπ=+1一级禁戒跃迁ΔI=0,±1,±2Δπ=-1n级ΔI=±n,±(n+1)Δπ=(-1)nγ跃迁原子核通过发射γ光子(或辐射)从激发态跃

6、迁到较低能态的过程，半衰期范围一般为10-16s~10-4s能量几KeV~十几MeV,包括γ跃迁内转换电子跃迁概率重要结论1电辐射快于磁辐射2辐射的级次越低跃迁越快3λM(L)≈λE(L+1)精细结构：由于电子的自旋与轨道运动相互作用而产生。电子的轨道角动量Pl和自旋Ps耦合成总角动量Pj，Pj=Pl+Ps,j=l+s，l+s-1,…,

7、l-s

8、钠D线的精细结构:钠的3p能级，因l=1,s=1/2,则分列为j=3/2和1/2的两个能级：3p3/2和3p1/2.原来的3s能级，因l=0,j只能取1/2值，则不能发现分裂。于是电子从自能级3p3/2和3p1/2跃迁到3s1/2能级时，就产生D线

9、精细结构。超精细结构:由于核的自旋与电子的总角动量相互作用的结果。核的自旋PI与电子的总角动量Pj耦合而成的原子的总角动量PF，PF=PI+Pj钠超精细结构:钠的3S1/2能级电子的j=1/2，则F=I+1/2,I-1/2,因此3S1/2能级分裂成具有不同F值的两个能级。由于3S1/2能级一分为二，则由3P1/2跃迁到3S1/2的D线变成了双线，由3P1/2跃迁到3S1/2的D2线也变成了双线，就是超精细结构共振吸收:高