兰州大学2005～2006学年第1学期期末考试试卷(A卷).pdf

兰州大学兰州大学 20052005 20062006 学年第学年第 1 1 学期学期 期末考试期末考试试卷试卷 A A 卷 卷 课程名称 课程名称 原子核物理原子核物理 任课教师 任课教师 胡碧涛胡碧涛 学院 学院 核科学与技术学院核科学与技术学院 专业 专业 核物理核物理 年级 年级 2002 2002 班级班级 核物理核物理 姓名 姓名 校园卡号 校园卡号 共共 150 分 请选其中的分 请选其中的 100 分分作答作答 1 实验测得 241Am 和243Am 的原子光谱的超精细结构由六条谱线组成 已知相应能级 的电子总角动量大于核的自旋 求 241Am 和243Am 核的自旋 20 分 2 某放射性核素既有 放射性 又有 放射性 实验测得 放射性强度 I 随时间 t 的 衰变如下表所示 试求考虑到两种衰变时 核素的半衰期 20 分 t min 0 1 2 4 6 8 I 1000 795 632 398 251 159 3 衰变和 衰变都会放出带电粒子 且半衰期都比较长 试分析他们半衰期长的物 理原因 20 分 4 实验测得Sb 120 51 有 a 两组 电子 0 52MeV logfT 1 2 5 5 1 70MeV logfT1 2 4 5 后 者为至基态之跃迁 b 一条 射线 其能量为 1 18MeV 属于 E2 型 给出各能级的 自旋和宇称 并画出衰变纲图 20 分 5 实验测得Th 232 90 的低激发态的能量依次为 49 8keV 163keV 333keV 555keV 试求他们 的自旋和宇称 并确定他们向下 跃迁的多极性 20 分 6 快中子照射铝靶时 能发生反应MgpnAl 2727 AlMg MinT2746 9 27 2 1 已 知铝的靶面积为 2x5cm2 厚度为 1cm 靶面垂直于中子束 铝靶经通量密度为 107cm 2s 1 的快中子长期照射后 经过 18 9min 还有 4 18x102 Ci 的放射性 求该 反应的截面 20 分 7 分析 MeV 能区的 射线与 NaI 探测器的相互作用以及不同作用对所测的能谱的影响 20 分 8 我们知道目前已知的有四种相互作用 电磁相互作用 万有引力相互作用 弱相互 走作用和强相互作用 请分析这四种相互作用与 和 衰变得关系 10 分 题题 号号 一一 二二 三三 四四 五五 六六 七七 八八 九九 十十 总总 分分 分分 数数 阅卷教师阅卷教师 兰州大学兰州大学 2002005 5 2002006 6 学年第学年第 1 1 学期学期 期末考试期末考试试卷试卷 A A 卷 答案卷 答案 1 解 当原子能级的电子的总角动量 j 大于核自旋 I 能级分裂为 2I 1 条 所以 2I 1 6 即 I 5 2 所以 和 核的自旋均为 5 2 2 解 当该核素 放射性强度 I 随时间的变化是 衰变与 衰变共同作用的 结果 由 21 2ln 0 T eII 得 min0 3 21 T 3 解 对于 衰变 当 粒子在母核核内形成以后 处于势井中 因此从经 典观点考虑 粒子要从核内发射出来 就要求 衰变能大于势垒高度 即 使考虑到隧道效应 当 衰变能小于势垒高度 仍有一定的衰变几率 但很 小 所以 半衰期比较长 衰变与 衰变不同在于 衰变的本质在于原 子核中的一个中子转变成质子 或者是一个质子转变成中子 同时产生一 个电子 所以当电子在母核核内形成以后 同样要穿越库仑势垒 所以 半衰期比较长 4 解 由 基态能级特性 和激发态想基态跃迁为E2跃迁可知 的 Am 241 Am 243 Sn 120 50 0Sb 120 51 2 激发态能级特性为 两组 衰变的比较半衰期分别为 5 5 和 4 5 所以该两个跃迁 均为允许跃迁 的基态到的 激发态 知 的激 发态能及特性为 但从两基态的容许跃迁和的基 态自旋和宇称只能为 衰变纲图如下 6 解 长时间照射则 则 7 解 MeV 能区的 射线与 NaI 探测器的相互作用主要发生以下三种过程 光电效应 康普顿效应和电子对效应 光电效应对能谱中高能电子有贡献 而且能谱是线状谱 康普顿效应中对能谱中中能电子有贡献 而且能谱是 连续谱 电子对效应对能谱中低能电子有贡献 而且能谱是连续谱 Sb 120 51 Sn 120 50 2S