材料物理性能 教学课件 作者 陈騑騢_ 第六章.ppt

《材料物理性能 教学课件 作者 陈騑騢_ 第六章.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　核物理分析方法及其应用第一节　原子核的组成与性质第二节　放射性衰变与放射性同位素的应用第三节　穆斯堡尔效应及其应用第四节　核磁共振及其应用第五节　正电子湮没及其应用第六节　中子散射及其应用图为我国于1988年12月在中科院兰州近代物理研究所建成的重离子加速器HIRFL。1992年合成了208Hg，实现了我国在新核素合成方面零的突破已知核素稳定核素近物所首次合成的重质量新核素近物所研究过的核素图为兰州近代物理研究所合成的八种新核素首次建立的核衰变纲图及部分研究过的核素第一节　原子核的组成与性质一.原子核的组成1932年查德威克发现了中子1911年卢瑟福建立了原子核的概念海森伯提

2、出了原子核是由质子和中子组成的假设质子静止质量中子表示符号带电量不带电质子和中子统称为核子。实验表明，质子是稳定粒子，自由中子却是不稳定的。原子质量1/12二.原子核的电荷和质量原子质量单位u定义为：原子核的电荷数(即核内质子数)用Z表示。其带电量为+Ze一个处于基态的中性一种核素，用符号例如符号：表示。同位素：具有相同原子序数的核素。例如：同中子异位素：具有相同中子数的核素。例如：原子核的半径可近似地表示为对所有核都适合的一个常量白矮星的密度只有109～21011kg/m3中子星的密度可达到1018kg/m3核物质的平均密度～21017kg/m3三.原子核的形状和大小I称为核自

3、旋量子数四.原子核的自旋和磁矩1.原子核的自旋(角动量)(1)对于不同原子核,I只能取整数或半整数讨论(2)原子核基态的自旋量子数有如下规律偶-偶核的自旋量子数都等于零奇-奇核的自旋量子数都等于非零整数奇A核的自旋量子数都等于半整数2.原子核的磁矩在给定方向的投影为(3)核自旋mI为原子核的磁量子数，取值I,(I–1),…,–(I–1),–IµN称为核磁子,gI称为原子核g的因子(1)讨论与核自旋平行和反平行两种情况。(4)质子的磁矩几乎是核磁子的三倍，而中子具有负磁矩，最大可能值为(3)核磁矩在给定方向的投影可能取值为gImIµN。其投影的数值约为核磁子的两倍。这表明不能把质子和中

4、子看成是无内部结构的粒子。但并不完全相等，其它原子核的磁矩也是如此，都不等于组成它的所有核子磁矩之和。这一事实说明核内各核(5)氘核的磁矩虽然非常接近于质子磁矩和中子磁矩之和，子间存在着复杂的相互作用。(2)gI是一个纯数，可能为正，也可能为负，分别表示磁矩五.原子核的宇称宇称是波函数的一种特性，它可以是奇的或偶的偶宇称奇宇称宇称是波函数空间反演的特性原子核的结合能，用B(Z,A)表示原子核质量亏损，记为m(Z,A)，常用中性原子质量表示六.原子核的结合能比结合能B/A随质量数A的变化个核子所需做的功就越大，原子核就越稳定。(2)核子的平均结合能(比结合能)B/A越大，从核中拉出一

5、(1)B(Z,A)也代表把原子核拆散时所需做的最小功的数值。说明讨论(1)在A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)质量数大于30的原子核中，比结合能随A的变化不大，近似为常数。这个近乎不变的特征是核子只与邻近核子作用(即核力具有饱和性)的一个证据。(3)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，这一事实是核能得以利用的基础。奇A核是费米子服从费米-狄喇克统计偶A核是玻色子服从玻色-爱因斯坦统计七.原子核的统计性和电四极矩1.原子核的统计性2.原子核的电四极矩当Q=0时，核电荷分布呈球形量度原子核电荷偏离球对称的程度，用

6、Q表示Q>0时，呈长椭球形Q<0时，呈扁椭球形核力的一些主要性质(1)核力是短程强作用力(2)核力与核子的电荷无关(3)核力是具有饱和性的交换力(4)核力与自旋有关(5)核力中除了有心力外，还包含有微弱的非有心力成分核力和核结构一.核力及其性质1.液滴模型核结合能的半经验公式，与实验结果符合得相当好成功的说明了原子核裂变现象1935年魏茨泽克根据液滴模型提出了一个关于原子二.核结构模型成功应用实例成功地描写原子核整体行为，抓住了核子间相互作用最重要的特性—核力的短程性和饱和性。把原子核当作一个整体，没有说明原子核的内部结构，无法解释原子核诸如能级结构、角动量等特性。缺点优点“幻数”核

7、质子数或中子数等于2,8,20,28,50,82和中子数为126时的原子核成功的解释了原子核幻数、基态的自旋和宇称以及衰变等2.壳层模型成功应用实例独立地在一个静止的平均势场中运动的假设过于简化。不能解释远离双幻核区域的原子核磁矩、核电四极矩以及跃迁概率等问题。这表明壳层模型中关于各核子彼此不足3.集体模型在50年代初，丹麦物理学家玻尔等人提出了在考虑单粒子独立运动的同时，还必须考虑原子核发生转动和振动等集体运动的新模型—集体模型，或称为综合模型。钍系