原子核與放射性課件

第十三章原子核與放射性13.1原子核的基本性質(zhì)原子核與放射性13.1

原子核的基本性質(zhì) 第十三章原子核與放射性原子核的基本性質(zhì)原子核的組成原子核的大小原子核的結(jié)合能原子核的磁矩自旋原子核的作用力掌握熟悉13.1

原子核的基本性質(zhì) 第十三章原子核與放射性歷史回顧??重要人物H.Becquerel,法國物理學(xué)家（1852-1908），1903年獲得諾貝爾獎。發(fā)現(xiàn)了鈾(U)放射現(xiàn)象（β射線），這是人類歷史上第一次在實(shí)驗(yàn)室里觀察到原子核現(xiàn)象。E.Rutherford，英國物理學(xué)家

(1871-1937)，新西蘭人，

1908年獲得諾貝爾獎。證實(shí)了α

射線為He2+，β

射線為電子；從氮核中打出質(zhì)子；提出了原子的核式模型；首次實(shí)現(xiàn)人工核反應(yīng)；培養(yǎng)了

10諾貝爾獎獲得者。第十三章原子核與放射性13.1原子核的基本性質(zhì)J.Chadwick，英國物理學(xué)家(1891-1974)，因發(fā)現(xiàn)了中子獲得

1935年度諾貝爾獎。中子的發(fā)現(xiàn)被認(rèn)為是原子核物理的誕生。13.1

原子核的基本性質(zhì) 第十三章原子核與放射性歷史回顧??重要人物E.Fermi，意大利物理學(xué)家(1901-1954)，1938年獲得諾貝爾獎。

發(fā)明了熱中子鏈?zhǔn)椒磻?yīng)堆。第十三章原子核與放射性13.1原子核的基本性質(zhì)第十三章原子核與放射性13.1原子核的基本性質(zhì)1932：J.Chadwick發(fā)現(xiàn)了中子;1934：F.&I.Joliot-Curie發(fā)現(xiàn)人工放射性；1939：O.Hahn等人發(fā)現(xiàn)重核裂變；1939：N.Bohr等提出液滴模型;1942：E.Fermi發(fā)明熱中子鏈?zhǔn)椒磻?yīng)堆；1945：原子彈試爆成功，并在廣島上空爆炸；1952：氫彈試爆成功。第十三章原子核與放射性13.1原子核的基本性質(zhì)1958：我國建成第一座重水型原子反應(yīng)堆;1964：我國第一顆原子彈試爆成功；1967：我國第一顆氫彈試爆成功；1969：我國首次成功地下核實(shí)驗(yàn)；1984：我國受控?zé)岷司圩儗?shí)驗(yàn)裝置順利啟動；1988：北京正負(fù)電子對撞機(jī)首次對撞成功；1991：秦山核電站發(fā)電成功;第十三章原子核與放射性13.1原子核的基本性質(zhì)13.1

原子核的基本性質(zhì) 第十三章原子核與放射性原子核的組成原子核的發(fā)現(xiàn)

1909年Rutherford的學(xué)生H.Geiger和E.Marsden在用α

粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)有大約八千分之一的幾率被反射。

Rutherford說：“就像一枚15英寸的炮彈打在一張紙上又被反射回來一樣”。

Rutherford認(rèn)為：正電荷和原子質(zhì)量集中在原子中心R

10-12cm的范圍內(nèi)。第十三章原子核與放射性13.1原子核的基本性質(zhì)原子核的組成質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)

1919年Rutherford用α

粒子轟擊14N，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子。

核反應(yīng)方程：14N+α

??→18O+p

布拉凱特通過對α

粒子徑跡的照片分析進(jìn)一步證明，質(zhì)子是由“復(fù)合核”分裂出來的，質(zhì)子是原子核的組成部分。

α粒子轟擊氮原子核實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了原子核的人工轉(zhuǎn)變。第十三章原子核與放射性13.1原子核的基本性質(zhì)原子核的基本性質(zhì) 第十三章原子核與放射性中子的發(fā)現(xiàn)

1920年Rutherford提出：“由一個電子更緊密地與H核結(jié)合在一起，組成一個中性的雙子”。

1930年Bothe完成了9Be+α

??→12C+n實(shí)驗(yàn)，但他認(rèn)為產(chǎn)生的中性射線是γ

射線。

1932年Chadwick利用9Be+α

??→12C+n實(shí)驗(yàn)中所產(chǎn)生的中子轟擊14N，測量到14N的最大反沖動能為1.2MeV。并根據(jù)F.&I.Joliot-Curie夫婦轟擊石蠟所測量的反沖質(zhì)子的最大動能為

5.7MeV及動量和能量守恒關(guān)系，估算出中性射線的質(zhì)量為1.15u，并大膽預(yù)言該射線是中子。第十三章原子核與放射性13.1原子核的基本性質(zhì)

原子核=質(zhì)子+中子

原子核的表示符號：AZXN

X為元素符號，A=N+Z

為核子數(shù)，N為中子數(shù)，Z為質(zhì)子數(shù)。簡寫為：AX

Z相同N不同的核素稱為同位素；N相同Z不同的核素稱為同中子異核素；A相同Z不同的核素稱為同量異位素；Z、N均相同，但所處能級不同的核素稱為同核異能素

Heisenberg認(rèn)為：中子和質(zhì)子是核子的兩個不同狀態(tài)。原子核的組成第十三章原子核與放射性13.1原子核的基本性質(zhì)原子核的大小原子核電荷分布

a近似為常數(shù)

R=r0A1/3

r0~1.2fm1

fm

=10-15m第十三章原子核與放射性13.1原子核的基本性質(zhì)13.1

原子核的基本性質(zhì) 第十三章原子核與放射性原子核的結(jié)合能

氫原子的結(jié)合能EH=13.6eV

；

質(zhì)子與中子結(jié)合成氘核時，發(fā)生質(zhì)量虧損：

：

Δm=mp+mn-md

=

1.007276u＋1.008665u－2.013552u

=

0.00239

u

規(guī)定自然界中碳同位素碳－12原子質(zhì)量的1/12作為原子質(zhì)量單位，該質(zhì)量完全轉(zhuǎn)化為能量為931.5MeV。第十三章原子核與放射性13.1原子核的基本性質(zhì)自由核子結(jié)合成原子核時釋放的能量稱為原子核的結(jié)合能

根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程：結(jié)合成氘時，放出能量ΔE＝Δmc2＝

0.00239

u×c2

＝第十三章原子核與放射性13.1原子核的基本性質(zhì)第十三章原子核與放射性13.1原子核的基本性質(zhì)3SD1=589.0nmD

=2589.6nm32P3/232P1/232S1/23P32P1/232P3/2F=2F=113.1

原子核的基本性質(zhì) 第十三章原子核與放射性原子核的自旋1924年，Pauli提出原子核應(yīng)具有自旋1932年發(fā)現(xiàn)中子以后，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：中子具有自旋原子核角動量矢量的大?。涸谀骋环较虻耐队霸雍嘶鶓B(tài)自旋的規(guī)律：偶偶核的自旋為0奇偶核的自旋為半整數(shù)奇奇核的自旋為整數(shù)第十三章原子核與放射性13.1原子核的基本性質(zhì)原子核的磁矩其中：μN(yùn)

=5.0508×10-27

J/T質(zhì)子與中子的磁矩為：2.793

μN(yùn)與－1.913μN(yùn)，表明質(zhì)子、中子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)核磁矩在Z軸上的投影：第十三章原子核與放射性13.1原子核的基本性質(zhì)原子核的磁矩具有磁矩的原子核在磁場中具有能量ΔE

=gmIμ

N·B

Δ

E=

gI

μN(yùn)B

gI

=hν

/μN(yùn)B高

頻發(fā)生器延遲電路放大器示波器第十三章原子核與放射性13.1原子核的基本性質(zhì)具有磁矩的原子核在磁場中具有能量ΔE=gmIμ

N·B具有相反磁矩的氫原子核在磁場中具有能量差ΔE=gμ

N·B將電磁波施于原子核系統(tǒng)，在滿足光子能量條件的時候，可以發(fā)生原子核能態(tài)的躍遷，此種現(xiàn)象稱作核磁共振現(xiàn)象第十三章原子核與放射性13.1原子核的基本性質(zhì)第十三章原子核與放射性13.1原子核的基本性質(zhì)13.1

原子核的基本性質(zhì) 第十三章原子核與放射性核力的主要性質(zhì)

原子核的密度1014g/cm3。

核力是強(qiáng)相互作用:核力約比庫侖力大100倍

核力的短程性：核力的力程為fm量級

核力的飽和性：只能與有