原子核与放射性.ppt

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1、原子核与放射性,原子核的基本性质,原子核的组成原子核的大小原子核的结合能原子核的磁矩自旋原子核的作用力,掌握,熟悉,历史回顾重要人物,H.Becquerel,法国物理学家（1852-1908），1903年获得诺贝尔奖。发现了铀(U)放射现象（射线），这是人类历史上第一次在实验室里观察到原子核现象。,E.Rutherford，英国物理学家(1871-1937)，新西兰人，1908年获得诺贝尔奖。证实了a 射线为He2+，b 射线为电子；从氮核中打出质子；提出了原子的核式模型；首次实现人工核反应；培养了10诺贝尔奖获得者。,J.Chadwick，英国物理学家(1891-1974)，因发现了中子获得

2、1935年度诺贝尔奖。中子的发现被认为是原子核物理的诞生。,历史回顾重要人物,E.Fermi，意大利物理学家(1901-1954)，1938年获得诺贝尔奖。发明了热中子链式反应堆。,1896：H.Becquerel发现了铀(U)放射现象;1897：P.1903：卢瑟福证实a 射线为He2+，b 射线为电子；1911：卢瑟福提出原子的核式模型；1919：卢瑟福首次实现人工核反应，发现了质子。,1932：J.Chadwick发现了中子;1934：F.1942：E.Fermi发明热中子链式反应堆；1945：原子弹试爆成功，并在广岛上空爆炸；1952：氢弹试爆成功。,1958：我国建成第一座重水型原子

3、反应堆;1964：我国第一颗原子弹试爆成功；1967：我国第一颗氢弹试爆成功；1969：我国首次成功地下核实验；1984：我国受控热核聚变实验装置顺利启动；1988：北京正负电子对撞机首次对撞成功；1991：秦山核电站发电成功;,原子弹,中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图,原子核的组成,原子核的发现1909年Rutherford的学生H.Geiger和E.Marsden在用a 粒子轰击金箔的实验中，发现有大约八千分之一的几率被反射。Rutherford说：“就像一枚15英寸的炮弹打在一张纸上又被反射回来一样”。Rutherford认为：正电荷和原子质量集中在原子中心R10-12cm的范围内。,原

4、子核的组成,质子的发现1919年Rutherford用a 粒子轰击14N，发现了质子。核反应方程：14N+a 18O+p布拉凯特通过对a 粒子径迹的照片分析进一步证明，质子是由“复合核”分裂出来的，质子是原子核的组成部分。a 粒子轰击氮原子核实验实现了原子核的人工转变。,中子的发现1920年Rutherford提出：“由一个电子更紧密地与H核结合在一起，组成一个中性的双子”。1930年Bothe完成了9Be+a 12C+n实验，但他认为产生的中性射线是g 射线。,1932年Chadwick利用 9Be+a 12C+n 实验中所产生的中子轰击14N，测量到14N的最大反冲动能为1.2MeV。并根

5、据F.&I.Joliot-Curie夫妇轰击石蜡所测量的反冲质子的最大动能为5.7MeV及动量和能量守恒关系，估算出中性射线的质量为1.15u，并大胆预言该射线是中子。,原子核=质子+中子原子核的表示符号：AZXN X为元素符号，A=N+Z 为核子数，N为中子数，Z为质子数。简写为：AX Z相同N不同的核素称为同位素；N相同Z不同的核素称为同中子异核素；A相同Z不同的核素称为同量异位素；Z、N均相同，但所处能级不同的核素称为同核异能素Heisenberg认为：中子和质子是核子的两个不同状态。,原子核的组成,原子核的大小,原子核电荷分布a 近似为常数R=r0A1/3 r01.2fm 1 fm=1

6、0-15m,原子核的大小,经验拟合半径核力作用半径,原子核的结合能,氢原子的结合能 EH=13.6eV；质子与中子结合成氘核时，发生质量亏损：m=mp+mn-md=1.007276u1.008665u2.013552u=0.00239 u 规定自然界中碳同位素碳12原子质量的1/12作为原子质量单位，该质量完全转化为能量为931.5MeV。,自由核子结合成原子核时释放的能量称为原子核的结合能,根据爱因斯坦质能方程：结合成氘时，放出能量Emc2 0.00239 uc2,任一原子的结合能可表示为：,原子核的结合能除以该核的核子数，即为该核的比结合能：E/A,3S,D1=589.0 nm,D2=58

7、9.6 nm,32P3/2,32P1/2,32S1/2,3P,32P1/2,32P3/2,F=2,F=1,原子核的自旋,1924年，Pauli提出原子核应具有自旋1932年发现中子以后，实验发现：中子具有自旋 原子核角动量矢量的大小：在某一方向的投影原子核基态自旋的规律：偶偶核的自旋为0 奇偶核的自旋为半整数 奇奇核的自旋为整数,原子核的磁矩,其中：N=5.050810-27 J/T质子与中子的磁矩为：2.793 N与1.913N，表明质子、中子的内部结构,核磁矩在Z轴上的投影：,原子核的磁矩,具有磁矩的原子核在磁场中具有能量E=gmI NB E=gI NBgI=h/NB,高 频发生器,延迟电

8、路,放大器,示波器,具有磁矩的原子核在磁场中具有能量E=gmI NB,具有相反磁矩的氢原子核在磁场中具有能量差E=g NB,将电磁波施于原子核系统，在满足光子能量条件的时候，可以发生原子核能态的跃迁，此种现象称作核磁共振现象,多参数成像,T1 ContrastTE=14 msTR=400 ms,T2 ContrastTE=100 msTR=1500 ms,Proton DensityTE=14 msTR=1500 ms,核力的主要性质,原子核的密度1014g/cm3。核力是强相互作用:核力约比库仑力大100倍核力的短程性：核力的力程为fm量级核力的饱和性：只能与有限个相邻核子相作用核力的电荷无关性：Fpp=Fnn=Fnp核力的斥力性：距离0.6 fm时。,核力*核子相距时，表现为吸引力核子相距小于0.8fm时，表现为排斥力核子相距大于10fm时，核力几乎完全消失,Vpp,Vnp,r,r,