第7章 原子核的基本性质.ppt

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1、第七章原子核的基本性质和结构1§7.1原子核的基本性质一、原子核的电荷和电荷数二、原子核的质量和质量数三、原子核的大小2一、原子核的电荷与电荷数原子序数为Z的原子的中心有一个带有正电量为Ze的原子核。即q=+ZeZ是原子序数，e是基本电荷，其数值为一个电子电量的绝对值。3二、原子核的质量原子核的质量mN=MA–Zme原子质量单位：4三、原子核的大小多数原子核基本上是球形，实验测量出原子核的半径，得到核半径的经验公式：原子核的体积近似地与质量数成正比：R=r0A1/3r0=1.4×10-15m=1.4fm1、半径：2、体积：53、密度：u

2、=1.6610-27Kg;r0=1.4fm1017Kg/m3=1014/m3密度大得惊人！原子核是物质紧密集中之处！核的质量密度是水的密度的1014倍，也是地球平均密度的1014倍。6§7.2原子核的组成一、原子核的成分二、原子核的结合能三、原子核的自旋和磁矩四、原子核的宇称、电四极矩、统计性和同位旋7海森伯统称它们为核子，并认为质子和中子仅仅是核子的两种不同状态（同位旋3分量）。一、原子核的成分原子核由质子和中子组成用A表示一个原子核中所含的核子数，N表示中子数，Z表示质子数，显然：A=Z+N——称为质量数8核素：凡具有相同的原子序数

3、Z、中子数N及能量状态的原子核称为一种核素——元素：Z一定的原子。同位素：Z相同、N不同的元素是H的三种同位素。同中子素：N相同、Z不同的核素，、。同质异能素：N、Z相同、而能量状态不同的核素，如9核素图：是以Z为横坐标，以N为纵坐标构成的图。每一个核素在图中有一确定的位置。同量异位素：A相同、Z不同的核，如101、稳定核素集中在Z=N的直线上或紧靠它的两侧，构成稳定核素区。3、Z<84的核素有一个或几个稳定的同位素;Z>84的以及质子数或中子数过多的核都是不稳定的放射性的同位素。2、稳定核素中质子数与中子数之比：轻核为1；最重的核N/Z1

4、.61112核素质量数核素质量1H11.00782522H22.01410223H33.016049712C1212.00000013C1313.00335414N1414.003074415N1515.00010813二、原子核的结合能原子核的质量总是小于组成它的所有核子的质量和，两者质量之差称为质量亏损。1、质量亏损：任何两粒子的结合都要释放能量，都会伴随有质量亏损，只是大小不同而已，例如一个电子和一个质子结合成氢，其质量亏损很小，仅为13.6eV/c2，常被忽略。142.原子核的结合能：（1）定义：分散的核子结合成原子核时所释放出的能

5、量称为原子核的结合能。（2）计算公式：E=mC2=m（u）931.5MeV/u3.平均结合能（比结合能）（1）若干分散的核子组成原子核时，平均每个核子所释放的能量（2）平均结合能的物理意义：标志着原子核的稳定性。（3）计算公式：15（4）平均结合能曲线16（A）两头低中间高：中等质量的原子核（A：40--120）平均结合能比轻核和重核的大。约为8.6MeV。这预示着：重核裂变，轻核聚变都可以获得原子能。（B）质量数A>30的原子核，平均结合能变化不大。说明EA显示出核力的饱和性。（C）质量数A<30的原子核，平均结合能随A的

6、变化显示周性，最大值都在A等于4的倍数处。17核素结合能B（MeV）比结合能（MeV·Nu-1)2.2241.1128.4812.82728.307.0731.995.3339.245.6192.17.68104.667.48115.497.70111.957.46127.617.98131.767.75一些核素的结合能和比结合能18核素结合能B（MeV）比结合能（MeV·Nu-1)128.227.54147.807.78342.058.55492.38.79915.28.551087.68.431103.58.421112.48.

7、431636.47.871783.87.591801.67.5719例：如果要将分成8个质子和8个中子，要给它多少能量？要将它分成4个则又如何？20原子核和原子一样也具有角动量，这是因为每个核子都有自旋，且自旋都为1/2，因此具有固有角动量（自旋角动量），与电子一样，都是。核子在核内还有轨道运动，核子的自旋和轨道角动量的矢量和就是原子核的角动量,习惯上也称它为原子核的核自旋，并用PI表示，PI是量子化的。I称为核自旋量子数。1、原子核的角动量三、原子核的角动量和磁矩21MI称为核磁量子数。PIZ的最大值：PI=I通常用来表示核角动量的大小

8、.若以为单位,则角动量的大小就可用I来表示。2、PI在某特殊方向投影的数值为；A为奇数的原子核，I一定是半整数，A为偶数的原子核，I一定是整数。所以，A为奇数的原