《原子核物理》輻照方向課程大綱知識(shí)分享

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。原子核物理輻照方向課程大綱-原子核物理課程教學(xué)大綱課程性質(zhì)：專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)對(duì)象：核工程與核技術(shù)輻射化工專業(yè)本科學(xué)生學(xué)時(shí)學(xué)分：54學(xué)時(shí)3學(xué)分編寫單位：核工程與技術(shù)學(xué)院編寫人：杜紀(jì)富審定人：編寫時(shí)間：2011年5月一、課程說(shuō)明1、課程簡(jiǎn)介本課程是原子物理學(xué)課程的姊妹篇，它以闡述原子及原子核的結(jié)構(gòu)、特性為中心。主要內(nèi)容包括核結(jié)構(gòu)模型、原子核的放射性、衰變、衰變、衰變、核反應(yīng)及核能和放射性的應(yīng)用等。2、課程教學(xué)目標(biāo)本課程是近代物理學(xué)中的一個(gè)重要領(lǐng)域。通過(guò)該門課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解和掌握原子核的基本性質(zhì)和結(jié)構(gòu)、放

2、射性現(xiàn)象及一般規(guī)律、原子核反應(yīng)、射線與物質(zhì)的相互作用、離子加速器、原子能的利用、核技術(shù)及應(yīng)用、粒子物理的一些簡(jiǎn)單理論，為學(xué)生將來(lái)繼續(xù)學(xué)習(xí)核工程與核技術(shù)的課程奠定理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)技術(shù)能力。3、預(yù)修課程與后續(xù)課程大學(xué)物理、量子力學(xué)、原子物理學(xué)4、教學(xué)手段及教學(xué)方法建議原子核物理學(xué)是現(xiàn)代物理學(xué)的重要內(nèi)容，作為應(yīng)用物理專業(yè)的學(xué)生，原子核物理學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)理論成為必要的學(xué)習(xí)內(nèi)容。因此本門課程首先把基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能教給學(xué)生，使得學(xué)生扎實(shí)地學(xué)好，然后再介紹相關(guān)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的重要成果。本課程以講授為主，然后在課程中會(huì)介紹與核輻射相關(guān)的案例以及實(shí)驗(yàn)等。5、考核方式平時(shí)成績(jī)占30%（考勤、課堂表現(xiàn)和作業(yè)），閉卷考試

3、成績(jī)占70%。6、指定教材楊福家等著，原子核物理（第一版）復(fù)旦大學(xué)出版社，19937、教學(xué)參考書(shū)1盧希庭主編，原子核物理，原子能出版社，2000年2王炎森、史福庭，原子核物理學(xué)，原子能出版社，1998年8、教學(xué)環(huán)節(jié)及學(xué)時(shí)安排表1課程學(xué)時(shí)分配表章次教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)分配一原子核的基本特性8二原子核結(jié)構(gòu)4三原子核衰變10四原子核反應(yīng)8五射線與物質(zhì)的相互作用4六核輻射探測(cè)器4七粒子加速器4八原子能的利用4九核技術(shù)應(yīng)用3十粒子物理淺說(shuō)2十一復(fù)習(xí)考試3總計(jì)549、教學(xué)大綱修訂說(shuō)明二、教學(xué)內(nèi)容第一章原子核物理（8學(xué)時(shí)）教學(xué)目標(biāo)1、了解原子核物理的研究對(duì)象及其發(fā)展歷史2、理解原子核是由核子（中子和質(zhì)子）組成的，原

4、子核半徑的兩種含義。3、理解原子核的結(jié)合能及其與質(zhì)量的關(guān)系。4、了解原子核的自旋、磁矩、電四極矩、宇稱的定義。本章重點(diǎn)1、原子核半徑的兩種含義以及結(jié)合能與質(zhì)量的關(guān)系。2、核自旋，以及核磁矩、宇稱和電四極矩。本章難點(diǎn)核自旋，以及核磁矩、宇稱和電四極矩講授內(nèi)容第0節(jié)緒論原子核的發(fā)展歷史（2學(xué)時(shí)）一、寫在上課之前-原子模型的提出和發(fā)展二、補(bǔ)充：描述電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的四個(gè)量子數(shù)三、原子核物理的研究對(duì)象1、歷史回顧-重要人物2、歷史回顧-原子彈3、歷史回顧兩彈一星元?jiǎng)椎?節(jié)原子核的基本性質(zhì)（1學(xué)時(shí)）一概論原子核的基本性質(zhì)1、電荷、大小（半徑）、質(zhì)量2、角動(dòng)量（核自旋）3、磁矩、電四極矩4、宇稱和統(tǒng)計(jì)性。二、

5、原子核三、中子四核素圖第二節(jié)原子核的大?。?學(xué)時(shí)）一、核半徑定義1、均方根半徑2、等效均勻半徑二、核電荷和核物質(zhì)分布第三節(jié)原子核的結(jié)合能（1.5學(xué)時(shí)）一、原子核的結(jié)合能（一）1+12（二）核的結(jié)合能（三）比結(jié)合能二、液滴模型和質(zhì)量半經(jīng)驗(yàn)公式（一）魏扎克公式（二）計(jì)算第四節(jié)原子核的自旋和統(tǒng)計(jì)性（1學(xué)時(shí)）一、核的自旋（一）精細(xì)結(jié)構(gòu)（二）超精細(xì)結(jié)構(gòu)二、核的統(tǒng)計(jì)性（一）費(fèi)米-狄拉克統(tǒng)計(jì)（二）玻色子統(tǒng)計(jì)第五節(jié)原子核的磁矩（0.5學(xué)時(shí)）一、核子的磁矩1、電子磁矩二、核的磁矩三、核磁共振法第六節(jié)原子核的電四極矩（0.5學(xué)時(shí)）一、核的磁矩二、電四極矩和核的形狀第七節(jié)原子核的宇稱（0.5學(xué)時(shí)）一、空間反演與宇稱

6、二、核的宇稱第二章原子核結(jié)構(gòu)（4學(xué)時(shí)）教學(xué)目標(biāo)1、明確核力的特性及其產(chǎn)生機(jī)制。2、了解能較為成功的解釋結(jié)合能半經(jīng)驗(yàn)公式的兩個(gè)核結(jié)構(gòu)模型，即液滴模型和費(fèi)米模型。3、了解幻數(shù)及其對(duì)殼層結(jié)構(gòu)的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)事實(shí)的支持。4、了解核的形變的原因和導(dǎo)致的結(jié)果。本章重點(diǎn)1、核力、殼層模型、幻數(shù)本章難點(diǎn)核力、費(fèi)米氣體模型、殼層模型講授內(nèi)容第一節(jié)核力（1.5學(xué)時(shí)）一、核力的主要性質(zhì)二、核力的介子理論、三、核力的夸克模型。第二節(jié)費(fèi)米氣體模型（1學(xué)時(shí)）一、費(fèi)米氣體模型、模型的基本思想二、費(fèi)米能級(jí)三、對(duì)稱能的表示式第三節(jié)原子核的殼層模型（1學(xué)時(shí)）一、提出的背景二、幻數(shù)存在得到支持三、自旋軌道耦合項(xiàng)第四節(jié)集體模型（0.5學(xué)時(shí)

7、）一、原子核的集體模型二、核的永久變形和描述三、核的轉(zhuǎn)動(dòng)、核的振動(dòng)。第三章原子核衰變（10學(xué)時(shí)）教學(xué)目標(biāo)1、理解衰變、衰變和衰變的基本理論，四個(gè)放射性核素系所含核素以及它們之間的比較。2、理解放射性活度、比活度的計(jì)算方法，以及怎樣用衰變圖來(lái)描述衰變過(guò)程。本章重點(diǎn)衰變、衰變和衰變、放射性活度、比活度本章難點(diǎn)放射性活度、比活度講授內(nèi)容第一節(jié)放射性衰變基本規(guī)律（4學(xué)時(shí)）一、指數(shù)衰變率二、半衰期和平均壽命三、放射性強(qiáng)度四、半衰期測(cè)量五、級(jí)聯(lián)衰變規(guī)律六、同位素生產(chǎn)第二節(jié)衰變（2學(xué)時(shí)）一、衰變的能量條件二、衰變的機(jī)制和半衰期三、衰變能與核能級(jí)圖四、衰變分支比第三節(jié)衰變（2學(xué)時(shí)）一、衰變的能量條件二、衰變連

8、續(xù)譜核中微子假說(shuō)三、中微子存在的實(shí)驗(yàn)證明第四節(jié)衰變（1.5學(xué)時(shí)）一、衰變二、內(nèi)轉(zhuǎn)換電子三、同質(zhì)異能躍遷第五節(jié)穆斯堡爾效應(yīng)（0.5學(xué)時(shí)）一、穆斯堡爾效應(yīng)二、穆斯堡爾效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)三、穆斯堡爾效應(yīng)應(yīng)用第四章原子核反應(yīng)（8學(xué)時(shí)）教學(xué)目標(biāo)1、了解幾個(gè)著名的核反應(yīng)和反應(yīng)能的概念。2、理解實(shí)驗(yàn)室坐標(biāo)系與質(zhì)心坐標(biāo)系之間的物理量變換方法。3、理解核反應(yīng)截面的概念。4、了解原子核反應(yīng)的三個(gè)基本過(guò)程。本章重點(diǎn)核反應(yīng)和反應(yīng)能、實(shí)驗(yàn)室坐標(biāo)系與質(zhì)心坐標(biāo)系之間的物理量變換本章難點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室坐標(biāo)系與質(zhì)心坐標(biāo)系之間的物理量變換講授內(nèi)容第一節(jié)核反應(yīng)概述（0.5學(xué)時(shí)）一、實(shí)現(xiàn)核反應(yīng)的途徑二、幾個(gè)著名的核反應(yīng)三、核反應(yīng)過(guò)程的表示和分類四、

9、反應(yīng)道核守恒定律1、反應(yīng)道2、核反應(yīng)中的守恒定律第二節(jié)Q方程及其應(yīng)用（1.5學(xué)時(shí)）一、反應(yīng)能二、Q方程1.激發(fā)能的計(jì)算三、Q方程應(yīng)用第三節(jié)實(shí)驗(yàn)室坐標(biāo)系和質(zhì)心坐標(biāo)系（1.5學(xué)時(shí)）一、相對(duì)運(yùn)動(dòng)動(dòng)能二、閾能第四節(jié)核反應(yīng)截面核產(chǎn)額（2學(xué)時(shí)）一、核反應(yīng)截面二、核反應(yīng)產(chǎn)額三、微分截面、分截面和總截面四、激發(fā)曲線和能譜第五節(jié)細(xì)致平衡原理（1.5學(xué)時(shí)）一、細(xì)致平衡原理二、匹配能量第六節(jié)光學(xué)模型和復(fù)合核模型（1學(xué)時(shí)）一、核反應(yīng)過(guò)程的描述二、復(fù)合核模型第五章射線與物質(zhì)的相互作用（4學(xué)時(shí)）教學(xué)目標(biāo)1、理解各種射線與物質(zhì)的相互作用過(guò)程中射程與能量關(guān)系式，以及作用過(guò)程中的能量傳遞情況。2、熟練掌握射線與物質(zhì)的相互作用的

10、三種結(jié)果，即光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)，以及物質(zhì)對(duì)射線的減弱和能量吸收。3、了解實(shí)用中子源和中子的種類，以及中子與物質(zhì)的相互作用機(jī)制。本章重點(diǎn)射線與物質(zhì)的相互作用過(guò)程中射程與能量關(guān)系式、射線與物質(zhì)的相互作用本章難點(diǎn)射程與能量關(guān)系式講授內(nèi)容第一節(jié)帶電粒子與靶物質(zhì)原子的碰撞（1學(xué)時(shí)）一、帶電粒子在靶物質(zhì)中的慢化過(guò)程二、彈性碰撞與非彈性碰撞三、四種碰撞過(guò)程1.電離損失2.輻射損失3.帶電粒子與靶原子核的彈性碰撞4.帶電粒子與核外電子的彈性碰撞第二節(jié)重帶電粒子與物質(zhì)的相互作用（1學(xué)時(shí)）一、作用類型二、重帶電粒子在物質(zhì)中的能量損失1.電子阻止本領(lǐng)2.核阻止本領(lǐng)三、重帶電粒子的射程第三節(jié)射線與物質(zhì)的

11、作用（0.5學(xué)時(shí)）一、電子在物質(zhì)中的能量損失二、電子的射程三、正電子與物質(zhì)的相互作用第四節(jié)射線與物質(zhì)的相互作用（1學(xué)時(shí)）一、射線與物質(zhì)的相互作用主要方式1.光電效應(yīng)2.康普頓散射3.電子對(duì)效應(yīng)二、射線的吸收第五節(jié)中子與物質(zhì)的相互作用（0.5學(xué)時(shí)）一、中子和中子源1.散裂中子源二、中子和物質(zhì)的作用1.中子核反應(yīng)2.中子活化第六章核輻射探測(cè)器（4學(xué)時(shí)）教學(xué)目標(biāo)1、掌握幾種常見(jiàn)的探測(cè)器。2、掌握輻射強(qiáng)度和輻射劑量的概念本章重點(diǎn)幾種探測(cè)器的原理本章難點(diǎn)講授內(nèi)容第一節(jié)氣體探測(cè)器（1學(xué)時(shí)）一、核輻射引起氣體的電離二、電離室二、正比計(jì)數(shù)管第二節(jié)閃爍探測(cè)器（1學(xué)時(shí)）一、工作原理二、閃爍體三、光電倍增管四、閃爍

12、計(jì)數(shù)器第三節(jié)半導(dǎo)體探測(cè)器、徑劑探測(cè)器（1學(xué)時(shí)）金硅面壘半導(dǎo)體探測(cè)器、高純鍺半導(dǎo)體探測(cè)器；徑跡探測(cè)器、原子核乳膠、威爾遜云室、氣泡室、固體徑跡探測(cè)器第四節(jié)中子探測(cè)器（0.5學(xué)時(shí)）一、中子的分類與性質(zhì)二、中子探測(cè)的基本方法三、常用中子探測(cè)器第五節(jié)核輻射量度（0.5學(xué)時(shí)）一、輻射強(qiáng)度二、能譜儀三、輻射劑量第七章粒子加速器（4學(xué)時(shí)）教學(xué)目標(biāo)1、掌握各種離子加速器的結(jié)構(gòu)，各種加速器的加速原理。2、了解加速器的應(yīng)用。本章重點(diǎn)加速器的結(jié)構(gòu)，各種加速器的加速原理本章難點(diǎn)加速原理講授內(nèi)容第一節(jié)加速器中產(chǎn)生帶電粒子的源（0.5學(xué)時(shí)）一、加速器的發(fā)展二、電子槍三、離子源第二節(jié)高壓倍加器（0.5學(xué)時(shí)）第三節(jié)靜電加速器

13、（0.5學(xué)時(shí)）一、范德格拉夫靜電加速器二、串列加速器第四節(jié)回旋加速器、直線加速器（0.5學(xué)時(shí)）第五節(jié)絕緣芯變壓器型加速器（0.5學(xué)時(shí)）第六節(jié)同步加速器（1學(xué)時(shí)）第七節(jié)加速器質(zhì)譜計(jì)（0.5學(xué)時(shí)）第八章原子能的利用（4學(xué)時(shí)）教學(xué)目標(biāo)1、掌握裂變、聚變的機(jī)制及其制造的核武器。2、理解原子能的和平利用。本章重點(diǎn)裂變、聚變的機(jī)制本章難點(diǎn)講授內(nèi)容第一節(jié)原子核的裂變（1學(xué)時(shí)）一、原子能的發(fā)展二、裂變的發(fā)現(xiàn)三、裂變機(jī)制四、自發(fā)裂變五、裂變勢(shì)壘六、誘發(fā)裂變七、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)第二節(jié)原子核的聚變（1學(xué)時(shí)）一、太陽(yáng)能-引力約束聚變二、氫彈-慣性約束聚變、三、可控聚變反應(yīng)堆-磁約束四、幾種可控核聚變第三節(jié)核武器（1學(xué)時(shí)）一、三代核武器二、核武器、原子彈、氫彈、中子彈、核試驗(yàn)第四節(jié)核動(dòng)力（1學(xué)時(shí)）一、核動(dòng)力、國(guó)內(nèi)核電站發(fā)展第九章核技術(shù)應(yīng)用（3學(xué)時(shí)）教學(xué)目標(biāo)1、了解核技術(shù)在成像、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、探測(cè)、化工方面的應(yīng)用。本章重點(diǎn)本章難點(diǎn)講授內(nèi)容第一節(jié)同位素示蹤（0.5學(xué)時(shí)）第二節(jié)核成像技術(shù)（0.5學(xué)時(shí)）一、照相二、中子照相三、CT第三節(jié)中子活化分析簡(jiǎn)介（0