第7章　原子核物理.ppt

7核物理，核外电子-原子物理，核-核物理，7.1核的基本性质，1。核的质量和大小，(1)核的质量，原子的质量=核外电子的质量-电子的结合能(可忽略)，1。原子质量单位，通常用作单位的核质量，2。核子质量数，3。质谱仪，离子能够通过狭缝：离子在磁场中沿圆周运动，由此可以计算离子的质量，进而计算原子和原子核的质量。(2)原子核的大小，数量级，(3)原子核的密度，原子核的密度是一个常数，而原子核的密度非常大。核电荷是原子核外的电子数，即原子序数，也称为核电荷。e=1.6021773310-19C，III。原子核的组成质子和中子的组成，1919。卢瑟福发现质子：氢核质子：带单位正电荷，1932，查德威克发现中子，核子中子和质子，核素和核素图，核素：任何具有相同原子序数Z，中子数N和能量状态的核称为核素。元素：z的某个原子。同位素：具有相同z和不同n的核素，是h的三种同位素，与中子相同：具有相同n但不同z的核素。等压核：具有相同n和z但不同能量状态的核素，例如等压核：具有相同a和不同z的核素，例如4。原子核的自旋和磁矩，1。原子核的自旋，原子核的角动量称为核自旋，原子核的自旋是所有原子核的自旋角动量和轨道角动量的矢量和，原子核角动量的量子数称为核自旋量子数，可以是整数或半整数。原子角动量在空间中选定方向上的投影也是量子化的。核自旋磁量子数，共值。1。A是奇数核(奇数A核)，I是半整数2。z，N是偶核(偶-偶核)，3。Z，N是一个奇核(奇-奇核)，I是一个整数，2，原子核的磁矩，电子的角动量和相应磁矩的关系是：原子核也有磁矩，它和角动量的关系是：原子核磁矩比玻尔磁子小得多，可见原子核的磁矩比电子的磁矩小得多，所以得到的超精细结构谱线间距比精细结构谱线间距小得多。外部场方向的取向也被量化。它在外场方向上的投影：外场方向上的最大值是：测量原子核磁矩的重要方法之一是核磁共振。7.2核力和结合能，核力：核子之间的相互作用。核力是一种短程力，只在数量级范围内起作用。:重力：消失。2.核力是一种强相互作用，其强度是库仑力的100倍。3.核力几乎与电荷无关。4.核力是一种饱和的交换力。核力饱和：核子只与其最近的核子相互作用。原子核的密度大约是一个常数，原子核的结合能大约与原子核的数量成正比，核力就是交换力：原子核通过交换某些介质粒子而相互作用。1935年，汤川秀树提出了核力的介子理论：核力是一种交换力。核子通过交换某些介质粒子而相互作用。据估计，这种介质粒子的质量大约是电子静态质量的200倍，电子位于质子和电子之间，所以它被称为介子。1947年，鲍威尔在宇宙射线中发现了被称为介子的介子。有，和，三种介子分别有质量。不同核子的相互作用是通过发射或吸收介子而产生的，这相当于两个核子之间的位置交换，核力就是交换力。2.原子核结合能1。原子核质量缺陷2。原子核的结合能。研究发现，当原子核与原子核结合形成原子核时，能量就会释放出来。平均结合能指的是通过将一个核放入核中而平均释放的能量或从核中取出一个核所需的能量。表示核间结合紧密程度的大小。大意味着核结合紧密。(1)A0放热反应，实施例1尝试计算反应的反应能。(2)Q0能量吸收，2。Q方程，Q=-，动量守恒，3。反应阈能，入射粒子发生核反应所必须具有的最小动能，也就是说，反应只能在那个时候发生。核反应的类型根据入射粒子的类型来分类：由粒子、质子、中子、氘和光子引起的核反应。根据入射粒子的能量分数：低能()、中能()、高能()、核反应。根据靶核的质量，轻核(A80)发生核反应。核裂变核裂变是一种现象，其中一个重核分裂成两个质量相似的碎片。1，裂变过程，A=236，EB=7.6兆电子伏；A=118，EB=8.5电子伏，一个铀芯：1克铀：相当于2.5吨煤完全燃烧时释放的能量。在裂变之前，原子核处于最低能量的基态，并且是球形的。原子核中的质子和中子不断运动。原子核之间有核力，质子之间有库仑排斥力。当中子轰击重核时，重核吸收中子形成复合核。能量增加，核振荡增强，从球形变为椭球形。此时，原子核中原子核之间的距离增加，核力减小，而库仑排斥力进一步增加原子核，形成哑铃形。当哑铃形端部之间的库仑排斥力大于中间收缩部分原子核之间的总核力时，变形无法恢复，原子核分裂成两部分，同时释放中子和能量。链式反应，核裂变的链式反应条件，1。中子产量和减速，减速剂-重水和石墨，2。临界体积，倍增系数：方法1是浓缩天然铀的比例。方法2是将铀反应堆的体积增加到临界体积，并增加中子数。核反应堆、堆芯核燃料、中子慢化剂和冷却剂，由堆芯、中子反射层、控制系统和屏蔽层等组成。5.原子弹，临界体积约为1公斤。达到超临界状态的方法：7.7原子核聚变，核聚变：几个轻核聚合成重核，重核释放中等质量能量，轻核释放中等质量能量的过程，1。聚变能大约是裂变能的4倍。氘是聚变反应的原料，铀是核裂变的原料，如何实现核聚变？(1)热运动的能量是麦克斯韦分布。(2)隧道效应，热核反应温度要求：劳森判据，当任何物质达到百万度时，原子离解成正离子和电子。当温度上升到上亿(108)度时，就形成了正离子和等效电子共存的等离子体。等离子体很难被稳定地限制，但是为了使热核聚变反应有效地进行，对等离子体密度和限制时间有一定的要求。等离子约束重力约束，惯性约束和磁约束，惯性约束聚变材料惯性，重力约束与重力、磁约束，第二，太阳能的来源来自太阳中的热核反应。太阳中主要有两种核反应：1。氢链式反应；2.碳氢化合物循环；2.碳氢化合物循环。太阳中的核聚变受重力束缚；3.氢弹；氢弹使用轻核聚变反应，如氘和氚；原子弹激发的热核反应；氢弹中的聚变反应是不可