最新第三章原子核-粒子ppt课件.ppt

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1、第三章原子核-粒子原子质量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比结合能B/A随质量数A的变化

2、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(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

3、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§3.2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，

4、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10次连续衰变次数母核A满足的关系式末代子核放射系人工

5、天然天然天然铀系14次锕系11次镎系13次§3.3放射性衰变和核反应一.放射性衰变1.放射系镎系中，镎的半衰期最长，为2.14×l06年，由于其比地球年龄短得多，因此天然不存在镎系。3.3.1原子核的放射性衰变1896年：贝克勒耳，铀的放射性现象；1898年：居里夫妇，Po，Ra;1934年：约里奥.居里夫妇，人工放射性。不稳定的原子核自发地蜕变，变为另一种状态或另一原子核，同时放出一些射线，这种现象称为原子核的放射性衰变。一.原子核的放射性衰变主要模式：放射性衰变、电子、X射线是十九世纪末的三大重要发现，揭开了近代物理的序幕。二.衰变放射性原子核自发地放射出粒子（），而转变成另一种原子核的

6、过程。方程表示为：衰变过程中，母核要从内能中给出一部分能量转化为子核和粒子动能，这一能量称衰变能（Ed)。母核原子的质量要大于子核原子和氦原子质量之和，才可能发生衰变.一般发生于重原子核。☆粒子能谱大部分原子核放射的粒子的能量不是单一的，而是有几组不同的分立值，构成分立的粒子能谱。实验上，衰变能也可由测出的粒子的动能算出。放射性现象的研究是获悉原子核内部状况的重要途径之一☆衰变的机制粒子如何跑出原子核，用经典理论很难解释。在核内，粒子受到核力吸引（负势能）；在核外，粒子受到库仑力排斥；在核表面形成一个势垒。垒高估计：(r0=1.2fm,e2=1.44Mev);实验上测得粒

7、子动能为4.2MeV，远低于势垒。只有通过量子隧道效应才有一定的几率逃出。三.衰变是核电荷数改变而核子数不变的核衰变。主要有：-衰变，+衰变，K俘获1.-衰变能谱与中微子假设-衰变中，放出负电子，原子核变为原子序数增加1的核。？原子核内部能量是量子化的，而放出电子的能量却是连续变化的？？电子不是原子核家族的成员，衰变放出的电子从何而来？☆1930年，泡利提出了中微子假设：当放射性物质发生