第七章 原子核物理PPT讲稿.ppt
《第七章 原子核物理PPT讲稿.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第七章 原子核物理PPT讲稿.ppt(82页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第七章 原子核物理第1页,共82页,编辑于2022年,星期二原子核物理学的发展原子核物理学的发展:1探索阶段探索阶段(18961930)1896年,贝克勒尔发现了天然放射性1911年,卢瑟福提出了原子的核式结构模型1919年,卢瑟福发现了质子1920年,卢瑟福提出了原子核中可能存在中性粒子的猜测。1928年,盖革和米勒制成了探测粒子的计数器2形成阶段形成阶段(19311945)(1)重大发现和假说1932年,德威克发现了中子,海森堡和伊万宁柯提出原子核由质子和中子组成的假设,安德森从宇宙射线中发现了正电子。1934年,哈恩和史特拉斯曼发现了铀核裂变现象,开创了人类获 取核能的新纪元。第2页,共
2、82页,编辑于2022年,星期二(2)重要理论和模型1931年,泡利提出了中微子假说1934年,费米提出了衰变理论1935年,汤川秀树提出了核力的介子交换理论,奥本海 默提出了核反应的直接相互作用理论。1936年,玻尔提出了核反应的复合核模型1939年,玻尔等提出了液滴模型理论。1940年,泡利建立了自旋与统计性之间的关系理论。1942年,坂田昌一提出了两种介子和两种中微子理论。(3)工程技术1931年,范德格拉夫发明了静电加速器1932年,莱里斯发明了回旋加速器1942年,美国建立了第一座反应堆1944年,威克斯列尔提出了同步加速器的原理1945年,美国爆炸了原子弹。第3页,共82页,编辑于
3、2022年,星期二3发展阶段发展阶段(19461986)(1)基础研究:发现新核素,研究核物理的基本问题(2)应用研究:核武器、核燃料、能源与动力、辐射防护、核技术 应用第4页,共82页,编辑于2022年,星期二7.1 原子核的基本性质原子核的基本性质一一.原子核的组成原子核的组成-质质子和中子子和中子组组成成1919年卢瑟福发现了质子:氢核-质子:带一个单位正电荷第5页,共82页,编辑于2022年,星期二1932年,查德威克发现了中子 核子-中子和质子 第6页,共82页,编辑于2022年,星期二核素和核素图核素和核素图核素:凡具有相同的原子序数Z、中子数N及能量状态的原子核称为一种核素。元素
4、:Z一定的原子。同位素:Z相同、N不同的核素是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 、同量异位素:A相同、Z不同的核,如第7页,共82页,编辑于2022年,星期二核素:凡具有相同的原子序数Z、中子数N及能量状态的原子核称为一种核素。第8页,共82页,编辑于2022年,星期二二二.原子核的质量和大小原子核的质量和大小(一一)、原子核的质量、原子核的质量原子的质量 =原子核的质量 +核外电子的质量-电子的结合能(可以忽略)1原子质量单位原子核的质量通常采用作为单位 第9页,共82页,编辑于2022年,星期二2原子核的质量数3质谱仪 能
5、通过狭缝的离子:离子在磁场中作圆周运动 由此可以算出离子的质量,进而算出原子及原子核的质量。第10页,共82页,编辑于2022年,星期二(二二)、原子核的大小、原子核的大小数量级:(三三)、原子核的密度、原子核的密度原子核的密度为一原子核的密度为一常数,而且核的密常数,而且核的密度非常大。度非常大。三、原子核的电荷三、原子核的电荷是核外电子数,即原子序数,也称核电荷数。e=1.6021773310-19C,第11页,共82页,编辑于2022年,星期二四四.原子核的自旋和磁矩原子核的自旋和磁矩 1、原子核自旋、原子核自旋原子核的角动量称为核自旋 原子核的自旋是所有核子的自旋角动量和轨道角动量的矢
6、量和:原子核角动量量子数,称为核自旋量子数,它可以是整数,也可以是半整数。原子核角动量在空间某一选定方向的投影:也是量子化的。:核自旋磁量子数共个值。1A为奇数的核(奇A核),I为半整数2Z、N都为偶数的核(偶-偶核),3Z、N都为奇数的核(奇-奇核),I为整数第12页,共82页,编辑于2022年,星期二2、原子核的磁矩、原子核的磁矩电子的角动量与相应的磁矩之间的关系为:原子核也有磁矩,它与角动量的关系为:核磁子远小于玻尔磁子,可见原子核的磁矩比电子的磁矩小得多,因此产生的超精细结构谱线也比精细结构谱线间距小得多。第13页,共82页,编辑于2022年,星期二在外场方向的取向也是量子化的,它在外
7、场方向的投影在外场方向的取向也是量子化的,它在外场方向的投影:在外场方向的最大值为:测量原子核磁矩的重要方法之一是核磁共振。第14页,共82页,编辑于2022年,星期二7.2 原子核力和结合能原子核力和结合能核力:核子之间的相互作用力。一、核力的基本性质1核力是短程力,只在 数量级的范围内发生作用。:引力:消失第15页,共82页,编辑于2022年,星期二2核力是一种强相互作用核力的强度比库仑力大一百倍3核力近似地与电荷无关第16页,共82页,编辑于2022年,星期二4核力是具有饱和性的交换力核力的饱和性:核子只与它最靠近的几个核子有相互作用。核的密度近似地为一常数,核的结合能近似地与核子数成正
8、比,核力是交换力:核子之间通过交换某种媒介粒子 而发生相互作用。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,介于质子和电子之间,故称为介子。第17页,共82页,编辑于2022年,星期二1947年年,鲍威尔在宇宙射线中发现了介子,称为,鲍威尔在宇宙射线中发现了介子,称为 介子,介子,有有 、三种,质量分别为三种,质量分别为、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。第18页,共82页,编辑于2022年,星期二二、原子核的结合能二、原子核
9、的结合能 1原子核的质量亏损2原子核的结合能当核子与核子结合成原子核时,将释放能量3平均结合能将一个核子放到原子核中平均释放的能量,或把一个核子从原子核中所需的能量。的大小表示核子之间结合的紧密程度。大,表示核子结合的紧密。第19页,共82页,编辑于2022年,星期二(1)A30的轻核,平均结合能表现出周期性的变化,凡A等于4的倍数的核,有最大值。(2)中 等 核(A=30120)的 结合能较大,轻核和重核的 较小.获得核能的途径有两个:重核裂变和轻核聚变。(3)中等核 的变化不大,显示了核力的饱和性,即一个核子只同附近的几个核子有作用力,而不是同所有的核子都有作用。第20页,共82页,编辑于
10、2022年,星期二7.3原子核结构模型原子核结构模型一、液滴模型将原子核比作一个密度极大的、不可压缩的核液滴,而将核子比作液滴中的分子。1实验依据(1)核力是饱和力,即原子核中的每个核子只与其邻近 地几个核子有相互作用。(2)原子核的密度几乎是一个常数,故原子核具有不可压缩性。2原子核结合能的半经验公式第21页,共82页,编辑于2022年,星期二二、壳层模型二、壳层模型原子核内的核子也是按壳层分布的。当质子数或中子数为2、8、20、28、50、82和中子数数126时,原子核特别稳定,这些数叫做幻数。第22页,共82页,编辑于2022年,星期二第23页,共82页,编辑于2022年,星期二7.4
11、原子核放射衰变原子核放射衰变一、一、放射性衰变规律放射性衰变规律(一)、放射性的发现(一)、放射性的发现 1896年,法国物理学家贝克勒尔发现:铀矿物能自发地发射穿透力很强并能使照相底版感光的不可见射线。1898年,居里夫妇又发现了钋和镭,并发现它们也能自发地放射出射线。放射性衰变:核素自发地放射出某种射线而变成另一种核素、或同激发态过渡到基态的现象。凡能发生放射性衰变的核素叫放射性核素。第24页,共82页,编辑于2022年,星期二放射性物质放出的射线主要有三种:1射线:即氦原子核,贯穿本领很小,电离作用很强。2射线:是电子流,有较大的贯穿本领和较小的电离作用,其贯穿本领大约是射线的100倍。
12、3射线:是光子流,即波长很短的电磁波,在电磁波谱上排在x射线之后,有最大的贯穿本领和最小的电离作用。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第25页,共82页,编辑于2022年,星期二(二)、放射性衰变的基本规律(二)、放射性衰变的基本规律放射性衰变要遵守:电荷守恒、质量数守恒、质量和能量守恒、动量守恒。1指数衰变规律代表一个原子核在单位时间内发生衰变的几率,称为衰变常数 第26页,共82页,编辑于2022年,星期二2半衰期放射性物质的原子核的数目衰变到原来数目的一半时所经过的时间叫半衰期。第27页,共82页,编辑于2022年,星期二
13、3平均寿命各个原子核的寿命不同,但平均寿命却具有确定的值。一个原子核在衰变前存在的时间叫做它的寿命。所有原子核寿命的平均值称为平均寿命。当 时 放射性核素的 和,它们是每个核素的特征量,不同的核素差别很大。我们可以根据测量的判断它属于哪种核素第28页,共82页,编辑于2022年,星期二例1:已知的衰变常数为,试求它的 半衰期和平均寿命。第29页,共82页,编辑于2022年,星期二(三)、放射性活度放射性物质在单位时间内发生衰变的原子核数。单位:国际单位制中,放射性活度的单位为“贝克勒尔”,记作“Bq”,1Bq=1次衰变/秒1居里(Ci)=次衰变/秒=Bq放射源所含放射性物质的原子核数:放射源所
14、含放射性物质的质量:第30页,共82页,编辑于2022年,星期二例3:测得某样品的放射性活度经30天减为原来的 ,求该样品的衰变常数、半衰期和平均寿命。,第31页,共82页,编辑于2022年,星期二二、二、衰变衰变原子核自发地放射出粒子而发生的衰变(一)、衰变条件和衰变能、衰变能:原子核在衰变过程中释放的能量,用Q表示、衰变条件、衰变能的释放形式 第32页,共82页,编辑于2022年,星期二例:判断是否发生衰变。第33页,共82页,编辑于2022年,星期二 能谱和原子核能级能谱和原子核能级测得粒子的动能有六种,此外有能量不同五种 射线。粒子能谱具有分立特性原子核具有分立的能量状态。第34页,共
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第七章 原子核物理PPT讲稿 第七 原子核 物理 PPT 讲稿
限制150内