原子核的组成与核力.ppt

原子核的组成与核力,人们通过什么现象或实验发现原子核是由更小的微粒构成的？,人们认识原子核的结构就是从 天然放射性开始的。,原子核的组成,原子核是由质子和中子组成的，质子和中子统称为核子 电荷数=质子数 质量数=质子数+中子数=核子数,一、原子核的组成,放射性现象中放出的三种射线都是从放射性元素的原子核内释放出来的，这表明原子核内部还有更加精细的结构. 原子核内究竟还有什么结构？ 原子核又是由什么粒子组成的呢？,质子的发现,1919年，卢瑟福用粒子轰击氮核，得到了质子。经过研究证明，质子带正电荷，其电量和一个电子的电量相同，它的质量等于一个电子质量的1836倍.进一步研究表明，质子的性质和氢原子核的性质完全相同，所以质子就是氢原子核.,同样的方法，从氟、钠、铝的原子核中打出了质子。-质子是原子核的组成部分。,原子核是否只是由质子组成呢？,？,卢瑟福进而猜想原子核内存在不带电的中子，这一猜想被他的学生查德威克用实验证实，并得到公认,中子的发现,1932年英国物理学家查德威克又发现了中子，通过研究证明中子的质量和质子的质量基本相同，但是不带电.是中性粒子. 在对各种原子核进行的实验中，发现质子和电子是组成原子核的两种基本粒子.,1930年，德国科学家玻特和贝克用粒子轰击轻元素铍核，发现并未发射出质子，而放出了一种新的射线这种射线几乎不能使气体电离，在电场和磁场中也不发生偏转，是不带电的，射线的贯穿能力强，他们认为这是射线经检测，射线的能量在10eV左右，远大于天然放射物质衰变时发出的射线的能量,1931年，约里奥夫妇重复了玻特和贝克的实验，并用这种未知射线去轰击石蜡。 结果竟从中打出能量约5.7 MeV的质子这是异常惊人的新发现，因为其行为完全不同于射线，射线只能打出电子而打不出质子，光子的质量近乎，电子也很轻，光子撞击电子，使它动起来是合乎常理的，但质子质量是电子的1800倍，一颗子弹怎么能撞动一辆汽车呢？如果认为轰击石蜡的射线是射线，那么光子的能量应达55 MeV，这与实际测得的射线能量10 MeV相去甚远这射线在向约里奥夫妇招手呼喊：我不是射线！可惜的是，他们擦肩而过，无缘相识。面对55eV与10eV的矛盾 ，他们还是十分牵强地解释为其它的原因，并于1932年月11日向巴黎科学院提交了实验情况和对未知射线判定为射线的结论。,1932年月底，查得威克得到这一论文，约里奥夫妇的实验使他心跳，他认为约里奥夫妇的结论肯定有误，违反能量守恒啊！他敏感到这很可能是导师卢瑟福预言、自己苦苦寻找了12年的中子。他决定用云室的方法探测射线的速度和质量。,他先测出射线的速度不到光速的十分之一，排除了是射线的可能，又用弹性碰撞动量守恒的方法测出不带电粒子的质量与质子质量差不多。他还根据自旋确定不带电的粒子不可能是由质子和电子组合而成，只能是另一种新的独立粒子，他称之为中子。就这样，仅用了十天时间，成功地证实了这种中性射线就是中子流。他当之无愧地成为“中子之父”，并因此获1935年诺贝尔物理奖。,“机遇只偏爱有准备的头脑” 中子的发现，有重大的意义，中子不带电，用它去轰击原子核，不受库仑力的影响，是研究原子核的强有力的“炮弹”。在此以前，可供研究用的“炮弹”只有天然放射元素发出的、三种射线，中子流则是穿透本领更大，轰击原子核更有效的“炮弹”，人们用它轰击各种原子核，获得许许多多人工放射性同位素，用它轰开铀核，实现了原子能的利用。,原子核的表示:,X表示 元素符号,Z表示 质子数,A表示 质量数,如质子数相同，中子数不同，（质量数当然不同），则互为同位素。,原子核的组成,中子,质子,统称核子,U,He,H,1 1,4 2,235 92,X,A Z,（核）电荷数,质量数,1015m,元素符号,质子,中子,核子,质子数,核外电荷数,原子序数,质量数,核子数,中子+质子,同位素,1,2,原子核的组成,氢原子核(H)最简单，它就是一个质子，核外有一个电子绕着它转； 氦原子核(He)是由2个质子和2个中子组成的，核外有2个电子绕着它转； 锂原子核(Li)是由3个质子和4个中子组成的，核外有3个电子分两层绕着它转； 铍原子核(Be)由4个质子和5个中子组成，核外有4个电子分两层绕着它转； ,原子核的半径约为10-15m , 只相当原子半径的万分之一。在这么小的空间里带正电的质子与质子间的库仑斥力是很大，万有引力太小，只有库仑力的10-36。而通常原子核是稳定的,于是核内还应有另一种力把各种核子紧紧拉在一起, 此力称为核力。,核力,mp,mp,库仑力,库仑力,万有引力,万有引力,核力,核子靠什么力结合成原子核？,核力：能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力叫做核力,核力具有怎样的特点呢？,二、核力：,2. 核力是短程力。约在 10-15m量级时起作用，距离大于0.810-15m时为引力, 距离为1010-15m时核力几乎消失，距离小于0.810-15m时为斥力。,3. 核力具有饱和性。核子只对相邻的少数核子产生较强的引力，而不是与核内所有核子发生作用。,4. 核力具有电荷无关性。对给定的相对运动状态，核力与核子电荷无关。,要真正了解核子间的相互作用还要考虑核子的组成物夸克的相互作用。,1. 核力是四种相互作用中的强相互作用（强力）的一种表现。,除核力外原子核内还存在 弱相互作用（弱力） 弱力是引起中子-质子转变的原因 弱相互作用也是短程