第16章-原子核物理.ppt

1、第16章，原子核物理学，16-1原子核的基本性质，16-1-1原子核的组成，1919年卢瑟福在实验中首先实现了原子核的人工破裂，发现了质子，并将其记录为P。1932年英国物理学家查德威克在实验中发现了中子，并写为N。原子核是由质子和中子组成的！原子核：质子、中子、核子半径：约0.810-15米，质子质量：中子质量：原子量单位：定义：碳同位素12C的质量为12u，质子质量：中子质量：核素，a:核素的质量数(核数)。Z:原子核负荷数(核子质子数)例如，铝：A=27，Z=13，原子核的平均半径：比美(FM)，氢原子核密度3360，16-1-2纪宁状态：16-2核的键能核力，16-2-1核的键能，质量

2、损失：原子核结合成核后的质量损失。其能量值：键能：键能：键能：比键能大，原子核之间的结合越紧密，原子核就越稳定。A=60:结合能最大值，中核裂变轻核融合，能量释放，16-2-2核力，核力：核间相互作用力。核力的几个茄子重要性质：是自然界最强的基本力之一，其相互作用强度是电磁力的100倍以上，也称为强相互作用。核力是短距离力，其作用半径约为3fm。核力与电荷无关。无论(p-p)、(p-n)或(n-n)作用如何，核力的作用特性都相同。核力的大小与参与相互作用的原子核的相对自旋方向有关。量子电动力学指出，电磁力是通过交换光子来传递的。介子，1935年，汤川秀提出核力是交换力的观点。(p-p)，(n-

3、n)角色：介子，(p-n)角色：介子，16-3原子核的稳定性和放射性，16-3-1原子核，射线(电子束):穿透力稍强，可以通过0.1mm厚的铅板。射线(光子束):穿透能力最强，可以穿透约100mm厚的铅板。放射性衰变的时候遵循：能量守恒、动量守恒、角动量守恒、电荷守恒、核子守恒等几个茄子基本物理定律。衰变式：衰变条件：衰变之前，原子核原子的质量必须大于衰变后的原子核原子和氦原子的质量之和。例如，衰变：(1)衰变：原子核释放负电子。例如，(2)衰变：原子核释放正电子。例如，(3)电子俘获(K捕获)。例如：如何解释-射线的连续能量频谱？中微子假设：在衰退中释放每个电子的同时，释放出中微子(轻中性粒

4、子)。三种茄子衰变的一般形式：中微子特性：无电状态；质量几乎为零。自旋杨紫的数量是1/2。衰变：射线是高能电磁辐射。衰变：Y*表示这里的原子核。例如：16-3-3放射性衰退定律半衰期，放射性衰退定律：衰退恒量，积分：越大，衰退越快。半衰期计算：半衰期定义(T1/2):放射性核素衰减到原始数量的一半所需的时间。半衰期：反映了放射性核素稳定性的物理量。平均寿命():描述放射性核素衰变速度慢的物理量。，代入，结果，结论：平均寿命后剩下的核素数量约为37。放射性活动(A):单位时间内放射性物质衰退的原子核数。贝克(Bq)，(每秒发生一次核衰退)，居里(Ci)，夜光表中放射性物质的放射性活动：4104B

5、q，用于治疗癌症的放射性活动约41013Bq，单位：例1放射性元素镭的半衰期为10(2)，解决方案，16-3-4放射性辐射的生物效应，辐射剂量测定方法：定量描述射线对活组织的效果的方法。吸收量：单位质量的照射物质吸收光线的平均能量。吸收量的国际单位制单位：环(gray，Gy)，吸收量的共同单位：猪油(rad)，相对生物效应(RBE)，多种辐射的RBE值，等效容量：光的生物效应和危险度测量，当量(RBE)，暴露在射线下的专家：5年内，每年平均有效限度剂量为20MSV。一年不能超过50 mSv。与16-4原子核裂变融合，16-4-1原子核裂变，A=240，7.6 MeV，A=120，8.5 MeV，比结合能差：0.9 MeV，发射能：裂变反应式：(K=1，2，)，常见反应式：二分裂变化：分裂成两块。三分之一分裂：分成三块。铀核裂变的平均产生2.5个中子。链式反应：16-4-2核聚变，核聚变：有一个过程，当两个或更多的原子核结合成相对较重的原子核时，能量释放出来。目前在实验室研究的核聚变反应：核聚变平均：3.6 MeV，核裂变平均：0.85 MeV，Ek=0.610-13 J，根据经典理论，引发核聚变反应(热核反应)的一般温度：108 K，等离子体的温度