原子核的基本性质精选PPT.ppt

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1、关于原子核的基本性质关于原子核的基本性质第1页，讲稿共30张，创作于星期日第一节 原子核的电荷、质量和半径一、组成原子核质子中子核子同位素(Isotope):Z相同同中子素(Isotone):A-Z相同同量异位素(Isobar):A相同同量异能素(Isomer):能量状态不同镜像核(mirror nuclei):A相同,质子数和中子数互换第2页，讲稿共30张，创作于星期日二、电荷电荷数原子序数质子数实验上，测量电荷的方法（之一）：1913年，莫塞莱（H.G.J.Moseley）提出，元素放出的特征X射线频率v与原子序数Z之间的关系:第3页，讲稿共30张，创作于星期日三、半径原子核是接近球形的不

2、能直接测量，通过原子核与其它粒子相互作用间接测量.1.核力作用半径 通过中子、质子或者其它原子核与核作用，得到经验公式：原子核n,p第4页，讲稿共30张，创作于星期日2.电荷分布半径：用高能电子在原子核上的散射，要求：电子的波长必须小于核的半径，即要求电子的能量高3.改进公式：4.实验表明：对中质比大的原子核，中子的分布半径比质子的大，出现“中子皮”，“中子晕”。高能电子第5页，讲稿共30张，创作于星期日5.估计核的密度即：每个核子所占的体积近似为一常量。则，核子密度每个核子的质量为：核物质的密度：即，一个火柴盒那样大体积的核物质的重量为10亿吨。第6页，讲稿共30张，创作于星期日四、质量和结

3、合能 原子核的液滴模型1.质量：核质量原子质量核外电子总质量实际中，常近似用原子质量。原子质量单位：由质能关系：电子静止质量：第7页，讲稿共30张，创作于星期日2.结合能（1）质量亏损：（2）结合能：上式说明核子结合成原子核时要放出能量，或者说把原子核打碎成自由核子要给予能量，此即结合能 B(Z,A)（3）比结合能：第8页，讲稿共30张，创作于星期日1.当A30时，比结合能大约等于8MeV，说明原子核的结合能与核子数成正比。3.曲线的形状是中间高，两边低。中等质量的核结合的比较紧，轻核核重核结合 的比较松，核能的利用。例如：吸收一个中子后可以裂变成两个中等质量的碎片核，比结合能由7.6Mev增

4、大到8.5Mev。同理轻核的聚变，结合能也由小变大，有巨大能量释放出来。第9页，讲稿共30张，创作于星期日例：例：第10页，讲稿共30张，创作于星期日3.液滴模型模型法：以实验为根据，提出原子核结构或者反应机制的某种模型，通过理论和更多实验结果比较，以检验模型的正确性，并确定其适用范围。由于核子之间的作用还不清楚，所以常用一种唯象的方法。（1）液滴模型的实验根据。一、原子核的比结合能几乎为常量，说明核子之间的相互作用力具有饱和性，与液体分子力的饱和性类似。二、体积近似正比于核子数，即核物质密度几乎是常量，不可压缩性，与液体类似。因此，把原子核看成带电的液滴。第11页，讲稿共30张，创作于星期日

5、（2）魏扎克（Weizsacker）公式1935年，结合能半经验公式：由B 可以得到相应的质量半经验公式：局限性：只能给出一个平均变化趋势，不能反映核内部的精细结构。(2).8页第12页，讲稿共30张，创作于星期日第二节 原子核的自旋一、原子核的自旋原子核的角动量中子和质子的自旋角动量+相对轨道角动量二、实验上可以测定核的自旋（原子光谱线的超精细结构）。原子发光？精细结构？光谱的超精细结构：由于核的自旋与电子的总角动量相互作用的结果。I是原子核的自旋量子数第13页，讲稿共30张，创作于星期日（1）所以，只要定出子能级的数目就可以确定原子核的自旋所以，只要定出子能级的数目就可以确定原子核的自旋（

6、2）采用采用“能级间距法则能级间距法则”来求得原子核自旋来求得原子核自旋（3）利用超精细结构谱线的相对强度测定核的自旋利用超精细结构谱线的相对强度测定核的自旋能级分裂成第14页，讲稿共30张，创作于星期日第15页，讲稿共30张，创作于星期日实验测得这些能级间距比值后，即可由上式定出核的自旋。前提是只有能级分裂不止两个时。第16页，讲稿共30张，创作于星期日设，分别是谱线的相对强度，则有：超精细结构谱线的相对强度正比于2F+1，第17页，讲稿共30张，创作于星期日通过分析核自旋的实验数据，得到以下两条规律：一、偶A核的自旋为整数。其中，偶偶核的 I0二、奇A核的自旋为半整数。第18页，讲稿共30

7、张，创作于星期日第三节 原子核的磁矩一.原子中电子的磁矩自旋的磁矩:轨道运动的磁矩:二.核子的磁矩质子自旋的磁矩:中子自旋的磁矩:第19页，讲稿共30张，创作于星期日理论上，应该与电子类似，但，实验证明：这说明：核子不是点粒子，应该具有内部结构。三.原子核的磁矩：所有核子轨道磁矩与自旋磁矩矢量和。实验上，测量磁矩的方法主要是核磁共振法。第20页，讲稿共30张，创作于星期日第四节 原子核的电四极矩 实验表明，大多数原子核的形状是偏离球形不大的轴对称椭圆，即：原子核具有电四极矩。设，原子核有电荷Ze，均匀分布于核内，在原子核对称轴Z上 的电势为zdtRyx第21页，讲稿共30张，创作于星期日定义核

8、的电四极矩：第22页，讲稿共30张，创作于星期日电四极矩表示原子核的形状。设一个长轴为c，另外一个轴为a，作业第23页，讲稿共30张，创作于星期日引入形变参量：R为与椭球同体积的球的半径实验上，通过测定约化跃迁几率得出电四极矩说明：以上指的是内禀电四极矩？在实验室坐标系中，第24页，讲稿共30张，创作于星期日第五节 原子核的宇称宇称：微观物理领域中特有的概念，描述微观体系状态 波函数的一种空间反演第25页，讲稿共30张，创作于星期日原子核的宇称 原子核状态可以近似地用有心场中独立运动的诸核子的波函数的乘积来描写。空间反演下，反演后：则：单核子波函数为：单核子波函数为：第26页，讲稿共30张，创

9、作于星期日原子核的宇称：只有当原子核的状态改变时，即核内中子和质子状态改变时，原子核的宇称才会发生变化在弱相互作用下，宇称不守恒。（1956年，杨振宁，李政道最早提出）第27页，讲稿共30张，创作于星期日第六节 原子核的统计性质费米子：自旋为半整数。电子，质子，中子，中微子，介子等。符合FeimiDirac统计律。玻色子：自旋为整数。光子，粒子，介子等。符合BoseEinstein统计律。对于原子核的自旋，由质量数A决定，所以，奇A核是费子，偶A核是玻色子费米子系统，波函数是交换反对称的玻色子系统，波函数是交换对称的第28页，讲稿共30张，创作于星期日第七节 原子核的同位旋一.把质子和中子看成是处于不同电荷状态的同一种粒子，类似于 自旋，引入同位旋（海森堡）。同位旋矢量：定义：二.多个核子体系。原子核：因此，同一核素的所有能态都有相同的T的最大值为A/2,最小值为第29页，讲稿共30张，创作于星期日感感谢谢大大家家观观看看第30页，讲稿共30张，创作于星期日