物理专业英语翻译

第一章Ourmaterialworld(物质世界)iscomposedofmanysubstancesdistinguished(区别)bytheirchemical,mechanical,andelectricalproperties(特性).Theyarefoundinnatureinvariousphysicalstates(物理状态)---thefamiliarsolid,liquid,andgas,alongwith(连同)theionic"plasma"(等离子体)However,theapparentdiversity(多样性)ofkindsandformsofmaterialisreducedbytheknowledgethatthereareonlyalittleover100distinctchemicalelements(元素)andthatthechemicalandphysicalfeaturesofsubstancesdependmerelyonthestrengthofforcebonds(结合)betweenatoms.我们的物质世界(物质世界)是由许多物质(以区别区别被其化工、机械、、电气性能(特性)。他们是在大自然中找到的材料在不同的物理状态(物理状态)——而且熟悉的固体、液体和气体,随着(连同)离子“等离子体”(等离子体)然而,明显的多样性(多样性)各类形式的资料将减少知识只有一个小超过100种特定的化学元素(元素),化学和物理特征的物质的力量仅仅看力债券(结合)之间的原子。Inturn(依次),thedistinctionsbetweentheelementsofnaturearisefrom(起于)thenumberandarrangementofbasicparticles(基本粒子)—electrons(电子),protons(质子),andneutrons(中子).Atboththeatomicandnuclearlevels,thestructureofelementsisdeterminedbyinternalforcesandenergy(内力和内能).1.1FORCESANDENERGY（力和能量）反过来(依次),区别自然元素(源自起于)电话号码和安排基本粒子)-electrons基本粒子(电子),质子((质子),和中子(中子)。在两个原子与核水平,结构是由元素的内力和能量(内力和内能)。11力量和能量(力和能量Ifthespecificheatofironis0.45J/g·oC,howmuchenergyisrequiredtobring0.5kgofironfrom0oCto100oC?如果的比热铁变形、0.45J/g·需要多少能量将铁0.5kg从0(oC)到100(oC)吗?Statetheconceptoftemperature.What'sthedifferencebetweentheCelsiusscaleandKelvinscale?国家温度的概念。有何区别式温标摄氏度的规模和吗?GivesomeexamplesofSIunits?1.6SUMMARY（概要）Associatedwitheachbasictypeofforceisanenergy,whichmaybetransformedtoanotherformforpracticaluse.Theadditionofthermalenergytoasubstancecausesanincreaseintemperature,themeasureofparticlemotion.Electromagneticradiationarisingfromelectricaldevices,atomsornucleimaybeconsideredascomposedofwavesorofphotons.Mattercanbeconvertedintoenergyandviceversa（反之亦然）;accordingtoEinstein'sformulaE=mc2.Theenergyofnuclearfissionismillionsoftimesaslargeasthatfromchemicalreactions.Energyisfundamentaltoallofman'sendeavorsandindeedtohissurvival.举些例子SI单位简介(概要?1.6)与相关各基本类型的力量是一种力量,它可以被转化为实际使用另一种形式的热能。增加对某种物质的温度升高引起了一场的方法、质点运动。电磁辐射引起原子或核设备、电子可以被看作是由波或是的光子。物质可以转化为能量,反之亦然(反之亦然);根据爱因斯坦的公式E=mc2。这些能量的核子分裂在内也远在数百万倍大能量从化学反应。我们的基本人的努力,也正是为了他的性命第二章原子与原子核2.1ATOMICTHEORY（原子理论）Acompleteunderstandingofthemicroscopicstructureofmatter(物质微观结构)andtheexactnatureoftheforcesacting(作用力的准确性质)isyetto(有待于)berealized.However,excellentmodelshavebeendevelopedtopredictbehaviortoanadequatedegreeofaccuracyformostpracticalpurposes.Thesemodelsaredescriptive(描述的)ormathematicaloftenbasedonanalogy(类推)withlarge-scaleprocess,onexperimentaldata(实验数据),oronadvancedtheory.对物质的微观结构和作用力的准确性质的完全认识仍有待于实现。然而，为了实际的用途，能足够精确地预知物质在微观世界行为的模型已经被研究出来。这些模型是描述性的或数学的，基于对大尺度过程的类推、实验数据或先进的理论。Themostelementaryconcept(元素概念)isthatmatteriscomposedofindividualparticles(单个粒子)–atoms–thatretaintheiridentity(同一性,特性)aselementsinordinaryphysicalandchemicalinteractions.Thusacollectionofheliumatoms(氦原子)thatformsagashasatotalweightthatisthesumoftheweightsoftheindividualatoms.Also,whentwoelementscombine(结合)toformacompound(化合物)(e.g.,ifcarbonatoms(碳原子)combinewithoxygenatoms(氧原子)toformcarbonmonoxidemolecules(一氧化碳分子)),thetotalweightofthenewsubstanceisthesumoftheoriginelements.公认的物质的概念是：物质是由单个粒子——原子组成，在普通的化学和物理反应中原子保持了元素的特性。因此，因此一团由氦原子组成的气体的重量就是其中每一个原子重量的总和。同样，当两种元素结合成化合物时（例如：碳原子与氧原子结合成一氧化碳分子。），新物质的总重量是原先的元素的质量之和。Therearemorethanl00knownelements.Eachisgivenanatomicnumber(原子序数)intheperiodictableoftheelements(元素周期表)–examplesarehydrogen(H)l,helium(He)2,oxygen(O)8,anduranium(U)92.ThesymbolZisgiventotheatomicnumber,whichisalsothenumberofelectronsintheatomanddeterminesitschemicalproperties(性质).Theatomicweight(原子质量)Mistheweightingramsofadefinite(明确的)numberofatoms,6.02´1023,whichisAvogadro’snumber(阿佛伽德罗常数),Na.有超过100种的已知元素。每种元素在元素周期表中都有一个给定的原子序数。例如氢（H）1，氦（He）2，氧（O）8以及铀（U）92。符号Z表示原子序数，这也正是决定着原子化学性质的原子中电子的数目。

原子量M（单位：克）是6.02´1023个原子的质量之和。6.02´1023就是阿佛伽德罗常数，用Na来表示。Wecaneasilyfindthenumberofatomspercubiccentimeter(每立方厘米)inasubstanceifitsdensityringramspercubiccentimeterisknown.Thisprocedure(程序,手续)canbeexpressedasaconvenient(便利的)formulaforfindingN,thenumberpercubiccentimeterforanymaterial如果每立方厘米内的物质密度r已知，我们就可以很容易地求出每立方厘米中原子的个数。任何物质中每立方厘米的原子数都法可以方便的用这个公式算出。2.2GASES(气体)Substancesinthegaseousstate(气态)aredescribedapproximatelybytheperfectgaslaw理想气体规律(方程),relatingpressure,volume,andabsolutetemperature(绝对温度),pV=nkT.Anincreaseinthetemperatureofthegasduetoheatingcausesgreatermolecularmotion,whichresultsinanincreaseofparticlebombardment(n炮击；轰击)ofacontainerwallandthusofpressureonthewall.Theparticlesofgas,eachofmassm,haveavarietyof(多种的)speedsvinaccordwith与……一致Maxwell’sgastheory(麦克斯韦气体理论)asshowninFig.2.1.气态的物质可以用与压力、体积和绝对温度有关的理想气体规律方程pV=nkT来近似地描述。温度上升将引起分子运动的加剧——从而引起粒子对容器内壁的碰撞的增加而导致其压力的增大。每种质量（m）的气体粒子具有的不同速度与图2.1所示的麦克斯韦理论一致。Themostprobablespeed(最概然速率),atthepeakofMaxwelliandistribution(麦克斯韦分布),isdependentontemperatureaccordingtotherelation(关系式)…….Thekinetictheoryofgas(气体动力学)providesabasisforcalculatingpropertiessuchasthespecificheat(比热).UsingthefactfromChapterlthattheaverageenergyofgasmoleculesisproportional(成比例的)tothetemperature,,wecandeduce(推想),thatthespecificheatofagasconsistingonlyofatomsis,wheremisthemassofoneatom.从麦克斯韦分布图上可以看到，在其峰值处出现的气体粒子的最概然速率，按照这个关系式……，是与温度紧密相关的。气体动力学为计算诸如比热之类的一些性质提供了基础。用第一章中气体分子的平均能量正比于温度的事实，，我们可以推断出单元子气体的比热，在公式中m是一个原子的质量。2.3THEATOMANDLIGHT(原子与光)Untilthe20thcenturytheinternalstructureofatomswasunknown,butitwasbelievedthatelectriccharge(电荷)andmasswereuniform(统一的).Rutherforperformed(执行)somecrucial(至关紧要的)experimentsinwhichgoldatomswerebombardedbychargedparticles.Hededuced(推断)in1911thatmostofthemassandpositivecharge（正电荷）ofanatomwereconcentrated(集中的)inanucleusofradiusonlyaboutl0-5timesthatoftheatom,andthusoccupyingavolumeofabout10-l5timesthatoftheatom.Thenewviewofatomspavedthewayfor(为…铺平道路)Bohrtofindanexplanationfortheproductionoflight.直到20世纪，原子的内部结构仍然是未知的，但是人们确信核电荷数与原子质量是相同的。卢瑟福进行了一些重要的实验，包括用带电粒子轰击金原子。他在1911年推断出：原子的质量和正电荷都集中在半径为l05分之一的原子核，占原子体积的10l5分之一。关于原子的新观点为波尔解释光的产生铺平了道路。Themeasured(有规则的)distributionoflightamongthedifferentwavelengths(波长)atacertaintemperaturecanbeexplainedbytheassumption(假设)thatlightisintheformofphotons.Theseareabsorbedandemittedwithdefinite(一定的)amountsofenergyEthatareproportionaltothefrequencyn,accordingtoE=hv,wherehisPlanck’sconstant,6.63×l0-34J-sec.Forexamp1e,theenergycorrespondingto(相当于)afrequencyof5.l×l014is(6.63×l0-34)(5.l×1014)=3.4×l0-19J,whichisseentobeaveryminute(微小的)amountofenergy.在一定温度不同波长光的有规则分布可以用光是光子形式存在的假设来解释。这要吸收或者放出一定数量的能量E，根据公式E=hv（这里的h表示普朗克常量6.63×l0-34J-sec），能量与频率成正比。例如：频率为5.l×l014的光的能量相当于(6.63×l0-34)×(5.l×1014)=3.4×l0-19J，这通常被看做是非常微小的能量。He(Bohr)assumedthattheatomconsistsofasingleelectronmovingatconstantspeedinacircularorbitaboutanucleus--theproton--assketchedinFig.2.2.Eachparticlehasanelectricchargeofl.6×l0-l9coulombs,buttheprotonhasamassthatis1836timesthatoftheelectron.(Figure2.2)波尔假设（氢）原子由一个单独的电子绕着一个核子——质子，以圆形轨道作恒定速度的移动——见图2.2，每个粒子有l.6×l0-l9库伦的电量，质子的质量是电子质量的1836倍。Theenergyofthephotonhvisequaltothedifferencebetweenenergiesinthetwoorbits.ThesmallestorbithasaradiusR1=0.53×l0-l0m,whiletheothershaveradiiincreasingasthesquare(平方)ofintegers(calledquantumnumbers(量子数)).Thusifnisl,2,3,...,theradiusofthenthorbitisRn=n2Rl.光子的能量hv等于两个轨道能量之差。最小轨道半径为R1=0.53×l0-l0m，其它轨道半径随着整数的平方（量子数）增长。因此，如果n是1、2、3……，那么第n层轨道半径应为Rn=n2Rl。TheenergyoftheatomsystemwhentheelectronisinthefirstorbitisE1=-l3.5eV,wherethenegativesign(负号)meansthatenergymustbesuppliedtoremovetheelectrontoagreatdistanceandleavethehydrogenasapositiveion(阳离子).TheenergywhentheelectronisinthenthorbitisEn=E1/n2.Thevariousdiscrete(不连续的)levelsaresketched(绘图)inFig.2.4.当电子在第一个轨道时，原子系统的能量为E1=-l3.5eV，负号表示把电子移到一个较远的距离只剩下阳离子时外界必须提供的能量。电子处于n轨道时，能量为En=E1/n2，各种不连续的等级见图2.4。Theelectronicstructureoftheotherelementsisdescribedbytheshellmodel(壳模型),inwhichalimitednumberofelectronscanoccupyagivenorbitorshell.TheatomicnumberZisunique(独特的)foreachchemicalelement,andrepresents(描绘)boththenumberofpositivechargesonthecentralmassive(结实的)nucleusoftheatomandthenumberofelectronsinorbitsaroundthenucleus.Thechemicalbehaviorofelementsisdeterminedbythenumberofelectronsintheoutermost(最外面的)orvalence(原子价)shell.其它元素的电子模型是用壳模型来描述的，一定限制数量的电子能够占据一个给定的轨道或壳层。对每一个化学元素，原子序数Z是唯一的，它代表了原子中央结实核子的正电荷数以及围绕核子的轨道的电子数。最外层的电子数或化合价层，决定了元素的化学性质。2.4LASERBEAMS(激光束)Ordinarylightasinthevisiblerange(可见区)isamixtureofmanyfrequencies,directions,andphases(状态).Incontrast,lightfromalaser(“LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation”)consistsofadirectbeamofonecolorandwiththewavesinstep(相干).Laserscanbeconstructedfromseveralmaterials.Theoriginalone(1960)wasthecrystallinegemruby(水晶红宝石).Othersusegasessuchasahelium-neon(氦-氖)mixture,orliquidswithdyeinthem,orsemiconductors(半导体).Lasersarewidelyusedwhereanintense(强烈的)well-directedbeamisrequired,asinmetalcuttingandwelding,eyesurgery(眼部外科手术)andothermedicalapplications,andaccuratesurveyingandrangefinding(精确的测量和测距).Newerapplicationsarenoise-freephonographs(无噪声留声机,电唱机),holograms(全息摄影)(3Dimages),andcommunicationbetweenairplaneandsubmarine(潜水艇).普通光，例如可见光区，是由许多频率、方向和状态不同的光混合而成的。相对的是，激光是由同一方向的单一颜色的光束组成，而且是相干波。激光的产生可以来源于多种材料。最早的一种是1960年使用的水晶红宝石。其它的还可以用气体（如氦-氖混合气体），或者染料液体，以及半导体来做激光发生器。激光可以被广泛地应用于需要良好方向性光/热束的地方，例如金属的切割与焊接，眼部外科手术及它医疗应用还有精确的测量和测距上。新出现的应用还包括无噪声留声机、全息摄影以及飞机和潜艇的通讯。Mostelementsarecomposedofparticlesofdifferentweight,calledisotopes(同位素).Forinstance,hydrogenhasthreeisotopesofweightsinproportionl,2,and3-ordinaryhydrogen,heavyhydrogen(deuterium氘),andtritium(氚).Thenucleusofordinaryhydrogenisthepositivelychargedproton(带正电的质子);thedeuteron(氘核)consistsofaprotonplusaneutron,aneutralparticle(中性粒子)ofweightveryclosetothatoftheproton;thetriton(氚核)containsaprotonplustwoneutrons.大多数元素是由重量不同的粒子构成，我们称之为“同位素”。例如：氢元素有三种同位素，原子量比为1：2：3——普通氢（氕）、重氢（氘）以及超重氢(氚)。普通氢的原子核是一个带正电的质子；氘核由一个质子加一个重量十分接近质子的中性粒子（中子）组成；氚核则是由一个质子加两个中子组成。2.6SIZESANDMASSESOFNUCLEI(核的大小和质量)Thedimensions(尺寸)ofnuclei(nucleus的复数)arefoundtobeverymuchsmallerthanthoseofatoms.Sincetheprotonweightismuchlargerthantheelectronweight,thenucleusisextremelydense.Thenucleiofotherisotopesmaybeviewedascloselypackedparticlesofmatter-neutronsandprotons-formingaspherewhosevolume,4/3pR3,dependsonA,thenumberofnucleons.Ausefulruleofthumb(凭经验的方法)tocalculateradiiofnucleiisR(cm)=l.4x10-l3Al/3.Themassesofatoms,labeledM,arecomparedonascaleinwhichanisotopeofcarbon12Chasamassofexactly12.For11H,theatomicmassisM=1.007825,for21H,M=2.0l4102,andsoon.Theatomicmassoftheprotonis1.007277,oftheneutronl.008665,thedifferencebeingonlyabout0.1%.Themassoftheelectrononthisscaleis0.000549.原子核的尺寸相较原子来说非常小。由于质子的重量远大于电子，所以，原子核的密度非常大。

其它同位素的原子核可以被看做是由紧紧压在一起的粒子（中子和质子）构成的一个体积（4/3pR3）由核子数A决定的球体。根据经验可以算出原子核的半径为R(cm)=l.4x10-l3Al/3。原子的质量（记为M）是一个与有着精确质量数12的同位素12C的质量的比值。例如11H原子的质量M=1.007825，21H原子的质量M=2.0l4102……质子的原子量为1.007277，中子的为l.008665，两者相差只有大约0.1%。在这种比例下电子的质量为0.000549。Theatomicmassunit(amu)(原子质量单位),as1/12themassof12C,correspondsto(相应于)anactualmassofl.66´l0-24g.Toverify(校验)this,merelydividelgbyAvogadro’snumber6.02´l023.Itiseasytoshowthat1amuisalsoequivalentto931MeV.Wecalculatetheactualmassesofatomsandnucleibymultiplying(乘)themassinatomicmassunitsbythemassof1amu.原子质量单位amu表示一个12C原子质量的1/12，相应于实际的质量是l.66´l0-24克。要校验这个值，只需用1克除以阿伏伽德罗常数6.02´l023。很明显：1amu也相当于931兆电子伏(E=mc2)。我们可以用原子质量乘以每一原子质量单位的质量来计算原子和核子的确切质量。2.7BINDINGENERGY(结合能)Theforceofelectrostaticrepulsion(静电排斥)betweenlikecharges(同种电荷),whichvariesinversely(相反地)asthesquareoftheirseparation,wouldbeexpectedtobesolargenucleicouldnotbeformed.Thefactthattheydoexistisevidence(证明)thereisanevenlargerforceofattraction.Thenuclearforce(核力)isofveryshortrange,aswecandeducefrom(从…推论出)theaboveruleofthumb.Thenuclearforceactsonlywhenthenucleonsareveryclosetoeachother,andbindsthemintoacompactstructure(紧凑结构).Associatedwiththenetforceisapotentialenergyofbinding(结合势能).同种电荷之间的静电斥力随着它们距离的平方成反比变化，可以想见其会大到核子无法形成的地步。我们可以凭经验推断出——核力的作用范围一定非常短的。只有当核子之间靠得很近时，核力才起作用将它们紧密地结合在一起。与这种合力相关的是结合势能。Todisrupt(使分裂)anucleusandseparateitintoitscomponent(组成的)nucleons,energymustbesuppliedfromtheoutside.RecallingEinstein'srelationbetweenmassandenergy,thisisthesameassayingthatagivennucleusislighterthanthesumofitsseparatenucleons,thedifferencebeingthebindingmass-energy.LetthemassofanatomincludingnucleusandexternalelectronsbeMandletmnandmHbethemassesoftheneutronandtheprotonplusmatchingelectron(匹配电子).ThenthebindingenergyisB=totalmassofseparateparticles-massoftheatomorB=Nmn+ZmH-M.要想把一个原子核分裂成组成它的核子，必须从外部给它一定的能量。回想爱因斯坦质能方程，也可以换个说法：一个的原子核要比组成它的所有核子的质量之和要轻，而这个差值就是其结合能。CHAPTER3Radioactivity（放射性）Manynaturallyoccurringandman-madeisotopeshavethepropertyofradioactivity(放射性),whichisthespontaneous(自发的)disintegration(decay)(衰变)ofthenucleuswiththeemissionofaparticle.Theprocesstakesplaceinminerals(矿物质)oftheground,infibers(纤维)ofplants,intissues(组织)ofanimals,andintheairandwater,allofwhichcontaintraces(痕迹,微量)ofradioactiveelements.1、许多天然和人造同位素都具有放射性，这是核子发射出粒子的自发衰变。这个过程发生在地表的矿物中、植物的纤维中、动物的组织中、空气和水中，所有的一切都存在着放射性元素的痕迹（放射性元素无处不在）。3.1RADIOACTIVEDECAY（放射性衰变）Manyelementsthatarefoundinnatureorman-madeareradioactive(放射性的),emittingalphapartic1es(a),betaparticles(b)(includingelectronornegatronandpositron),neutrinos(中微子),andgammarays(g).Someexamplesareasfollowing:2、许多天然和人造的元素都具有放射性，能发射阿尔法(a)粒子、贝塔(b)粒子（包括电子或者负电子和正电子）、中微子和伽马(g)射线。举例如下：……3.2THEDECAYLAW(衰变规律)Therateatwhicharadioactivesubstancedisintegrates(andthustherateofreleaseofparticles)dependsontheisotopicspecies(种类，核素),butthereisadefinite(一定的)“decaylaw”thatgoverns(管理,支配)theprocess.Inagiventimeperiod,sayonesecond,eachnucleusofagivenisotopicspecieshasthesamechanceofdecay.Ifwewereabletowatchonenucleus,itmightdecayinthenextinstant(立即的),orafewdayslater,orevenhundredsofyearslater.3、放射性物质的衰变率（粒子释放率）决定于同位素的种类，但是也确定存在着“衰变规律”支配着这个过程。在一个给定的时间段，譬如一秒，给定同位素的每个核子都具有相同的衰变几率。如果我们能对某个核子进行观察的话，它可能在下一个瞬间发生衰变，也有可能在几天甚至几百年以后才发生衰变。Suchstatistical(统计学的)behaviorisdescribedbyaconstantpropertyoftheatomcalledhalf-life(半衰期).Thistimeinterval(间隔),symbolizedbytHisthetimerequiredforhalfofthenucleitodecay,leavinghalfofthemintact(完整无缺的).Weshouldliketoknowhowmanynucleiofaradioactivespeciesremainatanytime.IfwestartattimezerowithN0nuclei,afteralengthoftimetHtherewillbeN0/2;bythetime2tHhaselapsed(流逝),therewillbeN0/4;etc.AgraphofthenumberofnucleiasafunctionoftimeisshowninFig.3.l.4、这种统计学上的表现可以用原子的一个恒定属性——半衰期来表示。这个用tH表示的时间间隔指的是一半的核子发生衰变所需要的时间。我们想知道在任意时间放射性核素的剩余量。如果在一开始有N0个核子，那么经过了tH的时间以后，核子还剩下N0/2个；经过2tH时，核子还剩下N0/4个……核子数与时间的函数关系可以用图3.l来表示。Foranytimetonthecurve(曲线图),theratioofthenumberofnucleipresenttotheinitial(初始的)numberisgivenby

Half-livesrangefromverysmallfractions(小部分,片断)ofasecondtobillionsof(数十亿)years,witheachradioactiveisotope(放射性同位素)havingadefinitehalf-life.5、曲线上任一时刻t，当前的核子数与初始的核子数的比率如下式表示：半衰期从零点几秒到数十亿年不等，每种放射性同位素都有一个确定的半衰期。TheformulaforN/N0isnotveryconvenientforcalculationsexceptwhentissomeintegermultipleoftH.Definingthedecayconstantl(lambda),asthechanceofdecayofagivennucleuseachsecond,anequivalent(同意义的)exponential(指数的)formulafordecayis

Wefindthatl=0.693/tH6、N/N0这个公式并十分便于计算，除非t是tH的整数倍。衰变常数l的定义是：一个原子核在单位时间内发生衰变的几率，可以得到一个意义相同的指数方程：我们可以得出l=0.693/tH。Thenumberofdisintegrationspersecond(dis/sec)ofaradioisotopeiscalledtheactivity,A.Sincethedecayconstantlisthechanceofdecayeachsecondofonenucleus,forNnucleitheactivityistheproduct(乘积)A=lN.Theunitdis/seciscalledthebecquerel(Bq),honoringthescientistwhodiscoveredradioactivity(放射性活度).Anotherolderandcommonlyusedunitofactivityisthecurie(Ci)namedaftertheFrenchscientistsPierreandMarieCuriewhostudiedradium(镭).Thecurieis3.7´1010dis/sec,whichisanearlymeasuredvalueoftheactivitypergramofradium.7、放射性同位素每秒衰变的原子数称为活度（记作A）。既然衰变常数l是核子每秒衰变的几率，N个核子的活度是乘积A=lN。单位dis/sec称为“贝克勒尔”（Bq），用来纪念这位发现放射性活度的科学家。另一个更早的曾被普遍使用的放射性活度的单位是“居里”（Ci），这是以研究镭的法国科学家皮埃尔和玛丽·居里的名字命名的。1居里等于3.7´1010贝克。3.3MEASUREMENTOFHALF-LIFE(半衰期的测量)Findingthehalf-lifeofanisotopeprovidespartofitsidentification(鉴定),neededforbeneficialuseorforprotectionagainstradiationhazard.Letuslookatamethodformeasuringthehalf-lifeofaradioactivesubstance.AsinFig.3.2,adetector探测器(thatcountsthenumberofparticlesstrikingit)isplacednearthesourceofradiation(放射源).8、为了有益的应用或者是为防止辐射危害而需鉴定放射性核素，而找出它的半衰期，则可为鉴定同位素提供线索。让我们来看看一种检测放射性物质半衰期的方法。如图3.2所示，一个探测器（统计击打到它上的粒子数）放置在放射源的附近。Fromthenumberofcountsobservedinaknownshorttimeinterval,thecountingrate(计数率)iscomputed.ItisproportionaltotheratesofemissionofparticlesorraysfromthesampleandthustotheactivityAofthesource.Theprocessisrepeatedafteranelapsedtimefordecay.Theresultingvaluesofactivityareplottedonsemi-loggraphpaper(半对数坐标纸)asinFig.3.3,andastraightlinedrawnthroughtheobservedpoints.FromanypairsofpointsonthelinelandtH=0.693/lcanbecalculated(seeExercise3-8).9、计数率可以通过一段时间间隔内的计数计算出来。计数率与样本发射粒子或射线的速率成正比，也就是说与活度A成正比。在衰变发生的一段时间内重复这个过程：把活度的结果标记在如图3.3那样的半对数坐标纸上，然后画一条直线穿过这些观察点。从直线上任意两个点可以计算出l，这样，半衰期tH=0.693/l就求出来了。Themeasurementoftheactivityofaradioactivesubstanceiscomplicatedbythepresence(存在)ofbackgroundradiation(本底辐射),whichisduetocosmicrays(宇宙射线)fromoutsidetheearthorfromthedecayofmineralsinmaterialsofconstruction(建筑物)orintheearth.Itisalwaysnecessarytomeasurethebackgroundcounts(本底计数)andsubtract(减去)themfromthoseobservedintheexperiment.10、放射性物质活度的测量因“本底辐射”的存在而变得复杂，这源于地球之外的宇宙射线或来自建材抑或土壤中的矿石的衰变。我们经常需要测量本底计数并把它们从实验观测计数中减去。CHAPTER4NuclearProcesses（核过程）Nuclearreactions(核反应)---thoseinwhichatomicnucleiparticipate(参与)---maytakeplacespontaneously(自然地),asinradioactivity,ormaybeinduced(感应,诱发)bybombardment(轰击,撞击)withaparticleorray.Nuclearreactionsaremuchmoreenergetic(精力充沛的,高能的)thanchemicalreactions,buttheyobeythesamephysicallaws---conservation(守恒)ofmomentum(动量),energy,numberofparticles,andcharge.1、核反应（有原子核参与）可能会自然发生，如放射性，或可能被粒子或射线轰击诱发。核反应比化学反应剧烈的多，但它们遵守同样的物理定律-----动量、能量、粒子数、电荷守恒。Thenumberofpossiblenuclearreactionsisextremelylargebecausethereareabout2000knownisotopesandmanyparticlesthatcaneitherbeprojectiles(发射体,入射粒子)orproducts(产物)---photons,electrons,protons,neutrons,alphaparticles,deuteron(氘核),andheavychargedparticles(重带电粒子).Inthischapterweemphasize(强调,着重)inducedreactions,especiallythoseinvolvingneutrons.2、可能发生核反应的数量是非常大的，因为有大概2000种已知的同位素以及许多粒子，他们既可是发射体又可能是产物-------光子、电子、质子、中子，α粒子，氘核，重带电粒子。在这一章中我们强调辐射引发的反应，尤其是包含中子的反应。4.1TRANSMUTATIONOFELEMENTS（元素的嬗变）Theconversionofoneelementintoanother,aprocesscalledtransmutation(变形,嬗变),wasfirstachievedin19l9byRutherfordinEngland.Hebombardednitrogen(氮)atomswithalphaparticlesfromaradioactivesourcetoproduceanoxygenisotopeandaproton.(Fig.4.1)Itisdifficultforthepositivelycharged(带正电子的)alphaparticletoenterthenitrogennucleusbecauseoftheelectricalforces(静电斥力)betweennuclei.ThealphaparticlethusmusthaveseveralMeVenergy.3、一种元素转变成另一种的过程称为嬗变，1919在英格兰被卢瑟福实现。他用放射源发出的α粒子轰击氮核产生了一种氧的同位素和一个质子。由于核子间的静电斥力，带正电的α粒子要进入氮核是困难的。除非α粒子具有几兆电子伏的能量。Nucleartransmutationscanalsobeachievedbychargedparticlesthatareelectricallyacceleratedtohighspeeds.4、在电场中加速到高速的带电粒子也可以实现核嬗变。Sincetheneutronisaneutral(中性的)particleitdoesnotexperienceelectrostaticrepulsion(静电排斥)andcanreadilypenetrate(穿透)atargetnucleus(靶核).Neutronsarethusespeciallyusefulasprojectilestoinducereactions.Severalexamples：Theconversionofmercury(汞)intogold,thealchemist(炼金术士)'sdream,isdescribedby5、因为中子是中性的粒子，它不受静电排斥所以能够轻易穿透靶核。中子作为入射粒子诱发的反应时非常有用的。这里有几个例子：炼金术士的梦想，把汞变成黄金，如下列化学式所示：Ashorthand(简化)notation(符号)isusedtorepresent(描绘)nuclearreactions.Letanincomingparticle(入射粒子)astrikeatargetnucleusXtoproducearesidualnucleus(余核)Yandanoutgoingparticle(出射粒子)b,withequationa+X=Y+b.Thereactionmaybeabbreviated(缩写)X(a,b)Y.6、我们可以用简化了的符号来描绘核反应。让一个入射粒子轰击靶核X产生一个余核和一个出射粒子b，满足方程a+X=Y+b。这个反应可缩写为X(a,b)Y。Theinterpretation(解释)ofnuclearreactionsofteninvolvestheconceptofcompoundnucleus(复合核).Thisintermediate(中间的,中级的)stageisformedbythecombinationofaprojectileandtargetnucleus.Ithasextraenergyofexcitationandbreaksupintotheoutgoingparticleorrayandtheresidualnucleus.7、核反应的解释通常牵涉到复合核的概念。这个中间阶段是由一个入射粒子和靶核组合而成。它有更多的激发能把复合核分解为出射粒子或射线和剩余核。—————————————————————————————————————————————4.2ENERGYANDMOMENTUMCONSERVATION（能量与动量守恒）Theconservationofmass-energyisafirm(坚定的,严格的)requirementforanynuclearreaction.RecallfromChapterlthatthetotalmassisthesumoftherestmassm0andthekineticenergyEk(inmassunits).8、质能守恒是任何核反应必定遵守的规律。回顾第一章，我们知道：总质量是静止质量m和动量Ek的总和。Thecalculationsjustcompletedtellusthetotalkineticenergyoftheproductparticlesbutdonotreveal(显示)howmucheachhas,orwhatthespeedsare.Tofindthisinformationwemustapplytheprincipleofconservationofmomentum(动量守恒法则).Recallthatthelinearmomentum(线动量)pofamaterialparticleofmassmandspeedvisp=mv.Thisrelationiscorrectinboththeclassical(经典的)andrelativistic(相对论的)senses.Thetotalmomentumoftheinteractingparticlesbeforeandafterthecollisionisthesame.9、刚才的计算结果求出了产出粒子的总动量但并没有算出其中每一个粒子的动量，或是速度。我们须用动量守恒法则来算出这些数据。一个质量为m速度为v的物质粒子的线动量p=mv。这个关系在经典力学的和相对论的领域都是适用的。在碰撞前后，这些相互作用的粒子的总动量总是守恒的。4.3REACTIONRATES（反应率）Wecanperformasetofimaginaryexperimentsthatwillclarify(阐明)theideaofcrosssection(截面).Picture,asinFig.4.2(a)atubeofendarea(截面积)1cm2containingonlyonetargetparticle.Asingleprojectileisinjected(注入)parallelto(平行于)thetubeaxis,butitsexactlocationisnotspecified.Itisclearthatthechanceofcollision,labeleds(sigma)andcalledthemicroscopiccrosssection(微观截面),istheratioofthetargetareatotheareaofthetube,whichis1.10、我们可以进行一套假想的实验来阐明截面的概念。如图4.2（a）一个截面积为1cm2的试管仅含有一个靶粒子。从平行于试管的X轴注入一个入射粒子，但它的准确位置是不确定的。很明显，一个入射粒子碰撞的几率，即微观截面（记为σ），等于靶面积与试管的截面积的比值。Inatimeofonesecond,thenumberofthem(projectiles)thatpassthroughthetargetvolumeisnv,andsincethechanceofcollision(碰撞)ofeachwithonetargetatomiss,thenumberofcollisionsisnvNs.Wecanthusdefinethereactionrate(反应率)perunitvolume,R=nvNs11、一秒钟的时间内，通过给靶区的入射粒子数是nv，一个靶原子的碰撞几率是σ，碰撞数是nvNσ。我们可以定义每单位体积内的反应率为R=nvNsWhenaparticlesuchasaneutroncollideswithatargetnucleus,thereisacertainchanceofeachofseveralreactions.Thesimplestiselasticscattering(弹性散射),inwhichtheneutronisvisualized(想象,形象化)asbouncing(弹跳)offthenucleusandmovinginanewdirectionwithachangeinenergy.Suchacollision,governedbyclassicalphysics(经典物理),ispredominant(主要的,突出的)inlightelements.12、当一个粒子如中子与靶核相撞，有一定的几率发生几种反应中的一种。最简单的是弹性散射，在反应中，可以想像中子从核子中弹开并以某种的能量向新的方向飞去了。这种遵循经典物理学的碰撞，在轻元素中尤为突出。Intheinelasticscattering(非弹性散射)collision,animportantprocessforfastneutronsinheavyelements,theneutronbecomesapartofthenucleus.Thecrosssectionssisthechanceofacollisionthatresultsinneutronscattering.Theneutronmayinsteadbeabsorbedbythenucleus,withcrosssectionsa.Sincesaandssarechancesofreaction,theirsumisthechanceforcollisionortotalcrosssections=sa+ss.13、在非弹性散射碰撞中，重元素中的快中子的一个重要过程，是中子变成核子的一部分。微观截面ss是导致中子散射的几率。中子可能反被核子吸收，微观截面为sa。因为sa和ss是反应的机会，它们的和是碰撞的几率或总微观截面s=sa+ss4.4PARTICLEATTENUATION(粒子衰减)VisualizeanexperimentinwhichastreamofparticlesofcommonspeedanddirectionisallowedtostriketheplanesurfaceofasubstanceasinFig.4.4.14、想象一个实验中一束粒子如图4.4那样以同样的速度和方向撞击物质的水平表面。Collisionswiththetargetatomsinthematerialwillcontinuallyremoveprojectilesfromthestream,whichwillthusdiminish(使……减少)instrengthwithdistance,aprocesswelabelattenuation(衰减).15、与材料中靶原子的碰撞会不断地把入射粒子从粒子束弹出，这将使得其可穿透的深度大大降低，这个过程我们称之衰减。4.5NEUTRONCROSSSECTIONS(中子截面)Thecrosssectionforneutronabsorptioninmaterialsdependsgreatlyontheisotopebombardedandontheneutronenergy.Forconsistent(一致的)comparisonanduse,thecrosssectionisoftencited(引用)at0.0253eV,correspondingtoneutronspeed2200m/sec.Thedependenceofabsorptioncrosssectiononenergyisoftwotypes,onecalledl/v,inwhichsavariesinversely(相反地)withneutronspeed,theothercalledresonance(共振),wherethereisaverystrongabsorptionatcertainneutronenergies.16、中子在物质中的吸收截面极大依赖于被轰击的同位素和中子能量。为了比较和使用上的一致，通常引用0.0253eV的截面，相对应的中子速度为2200m/sec。吸收截面对于能量的依赖有两种类型，一个称1/v，sa与中子速度成反比，另一个叫共振，对一定能量的中子吸收非常强。4.6NEUTRONSLOWINGANDDIFFUSION（中子慢化与扩散）Whenfastneutrons,thoseofenergyoftheorderof2MeV,areintroducedintoamedium,asequence(序列)ofcollisionswithnucleitakesplace.Theneutronsaredeflected(偏离)indirectiononeachcollision,theyloseenergy,andtheytendtomigrate(移动)awayfromtheirorigin.17、当能量为2MeV的快中子被引入媒介，中子会与原子核发生一系列的碰撞。每次碰撞后中子都将偏离原来的方向，损失能量，而且它们趋向从原来的位置移走。Theprocessofdiffusion(扩散)ofgasmo