原子核基本性质

1、关于原子核的基本性质第一张，PPT共三十页，创作于2022年6月第一节 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二张，PPT共三十页，创作于2022年6月二、 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:第三张，PPT共三十页，创作于2022年6月三、

2、 半径原子核是接近球形的不能直接测量，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第四张，PPT共三十页，创作于2022年6月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”。高能电子第五张，PPT共三十页，创作于2022年6月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

3、吨。第六张，PPT共三十页，创作于2022年6月四、 质量和结合能 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：第七张，PPT共三十页，创作于2022年6月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：第八张，PPT共三十页，创作于2022年6月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

4、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。第九张，PPT共三十页，创作于2022年6月例：第十张，PPT共三十页，创作于2022年6月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

5、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。第十一张，PPT共三十页，创作于2022年6月（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页第十二张，PPT共三十页，创作于2022年6月第二节 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十三张，PPT共三十

6、页，创作于2022年6月（1）所以，只要定出子能级的数目就可以确定原子核的自旋（2）采用“能级间距法则”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能级分裂成第十四张，PPT共三十页，创作于2022年6月第十五张，PPT共三十页，创作于2022年6月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。第十六张，PPT共三十页，创作于2022年6月设，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，第十七张，PPT共三十页，创作于2022年6月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 I

7、0二、奇A核的自旋为半整数。第十八张，PPT共三十页，创作于2022年6月第三节 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:第十九张，PPT共三十页，创作于2022年6月理论上，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。第二十张，PPT共三十页，创作于2022年6月第四节 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

8、子核对称轴Z上 的电势为zdtRyx第二十一张，PPT共三十页，创作于2022年6月定义核的电四极矩：第二十二张，PPT共三十页，创作于2022年6月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，作业第二十三张，PPT共三十页，创作于2022年6月引入形变参量：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，第二十四张，PPT共三十页，创作于2022年6月第五节 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二十五张，PPT共三十页，创作于2022年6月原子核的宇称 原子核状态可

9、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：第二十六张，PPT共三十页，创作于2022年6月原子核的宇称：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）第二十七张，PPT共三十页，创作于2022年6月第六节 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二十八张，PPT共三十页，创作于2022年6月第七节 原子核的同位旋一.把质