原子核物理简介
粒子物理与原子核物理
粒子物理与原子核物理
1 粒子物理与原子核物理
粒子物理和原子核物理是现代物理学的重要分支,分别以粒子和
核为研究对象,给我们的理解提供了新的视角和新的途径。
从宏观上说,粒子物理是研究基本粒子结构和相互作用的物理学,专注于构成宇宙物质的物理本质。它解决宇宙范围的粒子非常致密的
核动力学和量子规范场问题。它还调查量子液体、量子引力等物理现象。粒子物理成果也对放射性衰变、核反应的复杂现象提供了重要的
帮助。
原子核物理是研究原子核结构和原子核反应的物理学,主要是通
过研究质子和中子的物理相互作用来揭示原子核的性质,人们所熟知
的核电力、核聚变和核潜力都是原子核物理发展的产物。此外,原子
核物理也应用于反应堆设计、核能开发、天文观测等领域,在实际应
用中发挥重要作用。
粒子物理和原子核物理都是物理学研究的重要分支,它们以不同
的视角阐释自然界中多样性,能够帮助我们更好的理解现象,创造出
更完整的宇宙模型。
原子物理知识点整理
原子物理知识点整理
原子物理是物理学的一个分支领域,研究物质的微观结构和性质,主要围绕原子的组成、结构、能级和相互作用等方面展开。以下是关于原子物理的一些知识点整理:
1.原子的组成:原子由带正电荷的原子核和绕核运动的电子组成。原子核由质子和中子组成,质子带正电荷,中子没有电荷。
2.原子的结构:原子核位于原子的中心,电子以不同的轨道围绕原子核运动。根据量子力学的模型,电子轨道分为不同的能级,分别用主量子数(n)来表示。
3.电子的能级和轨道:电子处于不同的能级时,具有不同的能量。能级越高,电子的能量越大。能级分为K、L、M、N…等,分别对应不同的主量子数。每个能级又包含不同的轨道,每个轨道容纳的电子数量有限。
4.电子的量子态:根据波粒二象性理论,电子不仅具有粒子性质,还具有波动性质。电子的量子态可以通过波函数来描述,波函数的平方模值表示电子在空间其中一点出现的概率。
5.原子的光谱:当原子受到能量激发时,电子会跃迁到高能级,然后再返回低能级,释放出一定能量的电磁波。不同元素的原子在跃迁时会释放出特定波长的光,形成特征光谱,可以用来识别元素。
6.玻尔模型:玻尔模型是一个简化的原子模型,基于电子围绕原子核的定态轨道运动。玻尔模型能够解释氢原子光谱等一些现象,但不能解释更复杂的原子结构。
7.能级跃迁:电子在不同能级之间跃迁时,会吸收或辐射一定能量的光子。跃迁过程中,电子的能级差越大,光子能量越高,对应的光子波长越短。
8.泡利不相容原理:泡利不相容原理规定了电子在同一原子中占据不同的量子态。根据该原理,每个电子的量子态必须不同,即每个量子态只能容纳一个电子。
第一章_原子核物理讲义
从比结合能曲线图1.3.1可看出一下规律: ①A<30时,曲线呈现明显的起伏上升趋势,为 明显起见,加大横坐标的单位。峰的位置都在A为 4的整数倍的地方。如42H、84Be、168O、2010Ne、 24 Mg等。这些原 12 子核的质子数和 中子数都为偶数 (称为偶偶核), 而且Z等于N。这 表明轻核中可能 存在α粒子的集 团结构(α粒子 集团) 。
对于轻核,这条曲线与直线N=Z相重合, 当N、Z增大到一定数值之后,稳定线逐渐 向N>Z的方向偏离。位于稳定线上侧的属 缺中子核区,下侧的属丰中子核区。中子 数过多或偏少的核素都是不稳定的。β稳 定线有下面经验规律: Z=A/1.98+0.0155A2/3 (1.1.2)
从核素图1.1.1,还可见到,未发现的 丰中子核素(中子滴线一侧区)远多于丰 质子核素。目前新的核素还在不断制造出 来,对远离β稳定线的核素研究已成为原 子核物理的一个重要分支。
7 (2 )3 L i核 的 半 径 为 : R 1 .2 73 1 .2 1 .9 12 .3 0 f m 2 n 7 由 原 子 物 理 易 知 , 电 子 的 轨 道 半 径 由 公 式 : r = a 计 算 , 对 于 i原 子 最 内 层 1 3L z 0 .5 3 10 1 0 4 轨 道 , 取 n = 1 、 z = 3 、 a 0 .5 3 1 0 m , 则 r 1 0 m = 1 .7 7 1 0f m , 从 而 1 3 r 1 7 7 0 0 7 6 9 6 。 R 2 .3 0 可 见 原 子 核 半 径 比 原 子 半 径 小 数 千 倍 。
原子物理知识点详细汇总
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第一讲 原 子 物 理
自1897年发现电子并确认电子是原子的组成粒子以后,物理学的中心问题就是探索原子内部的奥秘,经过众多科学家的努力,逐步弄清了原子结构及其运动变化的规律并建立了描述分子、原子等微观系统运动规律的理论体系——量子力学。本章简单介绍一些关于原子和原子核的基本知识。
§ 原子
1.1.1、原子的核式结构
1897年,汤姆生通过对阴极射线的分析研究发现了电子,由此认识到原子也应该具有内部结构,而不是不可分的。1909年,卢瑟福和他的同事以α粒子轰击重金属箔,即α粒子的散射实验,发现绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进,但有少数发生偏转,并且有极少数偏转角超过了90°,有的甚至被弹回,偏转几乎达到180°。
1911年,卢瑟福为解释上述实验结果而提出了原子的核式结构学说,这个学说的内容是:在原子的中心有一个很小的核,叫原子核,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里,带负电的电子在核外的空间里软核旋转,根据α粒子散射的实验数据可估计出原子核的大小应在10-14nm 以下。
1、1.
2、氢原子的玻尔理论 1、核式结论模型的局限性
通过实验建立起来的卢瑟福原子模型无疑是正确的,但它与经典论发生了严重的分歧。电子与核运动会产生与轨道旋转频率相同的电磁辐射,运动不停,辐射不止,原子能量单调减少,轨道半径缩短,旋转频率加快。由此可得两点结论:
①电子最终将落入核内,这表明原子是一个不稳定的系统; ②电子落入核内辐射频率连续变化的电磁波。原子是一个不稳定的系统显然与事实不符,实验所得原子光谱又为波长不连续分布的离散光谱。如此尖锐的矛盾,揭示着原子的运动不服从经典理论所表述的规律。
原子物理原子核的组成简介
原子物理原子核的组成简介
1、天然放射现象
⑴天然放射现象的发现:1896年法国物理学,贝克勒耳发现铀或铀矿石能放射出某种人眼看不见的射线。这种射线可穿透黑纸而使照相底片感光。
放射性:物质能发射出上述射线的性质称放射性
放射性元素:具有放射性的元素称放射性元素
天然放射现象:某种元素自发地放射射线的现象,叫天然放射现象。这表明原子核存在精细结构,是可以再分的。
⑵放射线的成份和性质:用电场和磁场来研究放射性元素射出的射线,在电场中轨迹,如:图1
2、原子核的组成
原子核的组成:原子核是由质子和中子组成,质子和中子统称为核子在原子核中:质子数等于电荷数、核子数等于质量数、中子数等于质
量数减电荷数
原子核物理知识点归纳
原子核物理知识点归纳
原子核物理是研究原子核结构,核反应,核能等问题的学科。本文将从原子核的组成,核力学,核衰变,核反应等几个方面对原子核物理进行归纳总结。
一、原子核的组成
原子核由质子和中子组成,质子是带正电的粒子,中子没有电荷。质子和中子统称为核子,其质量都为1单位。原子核的质量以质子的质量为基准,用“原子质量单位”(u)表示质量。1u约等于1.66×10^-27kg。
原子核的半径是大约10^-15m,比原子大约整整一万倍。这是由于原子核的质量很大,电荷也很大,使得同样的引力和斥力作用会很大,导致原子核结构紧密,凝聚力很强。
二、核力学
核力学是研究原子核结构和特性的理论基础。核力学中最有名的模型是“液滴模型”和“壳模型”。
液滴模型把原子核看成一个球体的液滴,通过表面张力把核子聚集在一起。这一模型可以解释核子聚集在一起的原因,但是无法解释壳层结构的存在。
壳模型则针对核子的角动量进行解释。这个模型把原子核看成一系列填充壳层的核子。每个壳层都有一个固定的角动量,核子必须保持这个角动量,才能在壳层内绕着核心运动,因此也能解释原子核的很多性质。
三、核衰变
核衰变是指原子核在特定条件下从一种核态转变为另一种核态的过程。核衰变包括放射性衰变和非放射性衰变两种。
放射性衰变是指放出α粒子、β粒子或γ射线等方式让核子通过数值上的减少或能量的减小来调整核状态的过程。而非放射性衰变是原子核自然地通过放出热能、光能等方式来调整核状态的过程。
核衰变是放出能量的过程,能量来自原子核的结构和缺陷,这
些结构和缺陷能导致原子核的能量不稳定。通过核衰变,原子核
原子核物理
原子核物理
简介
原子核物理是研究原子核的性质、结构和相互作用的科学领域。原子核是构成原子的中心部分,由质子和中子组成。在一颗原子核中,质子和中子通过强相互作用相互吸引,形成核力使得核稳定。原子核物理涉及核衰变、核反应、核聚变、核裂变等现象的研究。本文将介绍原子核的基本结构、核力的作用机制、核反应的分类以及相关实验研究成果。
原子核结构
原子核由质子和中子组成,质子带正电荷,中子不带电荷。质子数量决定了元素的化学性质,中子数量影响原子核的稳定性。原子核的大小通常在微米或亚微米级别,密度极高。原子核的尺寸与质子和中子的结合能有关,经过研究发现原子核的密度不均匀,存在着核壳结构。
核力的作用
核力是一种很强的作用力,使得质子和中子在原子核内形成稳定的结构。核力是一种短程的强相互作用力,作用范围在核内非常短,只有几个费米米。核力分为强核力和弱核力,强核力主要维持核的结构,弱核力主要参与核衰变等过程。核力的作用机制一直是原子核物理研究的重要课题之一。
核反应
核反应是指原子核发生变化的过程,包括核衰变、核聚变和核裂变等现象。核反应通常伴随着能量释放或吸收,是核能产生及利用的基础。核反应可以分为放射性衰变、中子俘获、核裂变和核聚变等不同类型。核反应的研究对于了解核能的产生、核武器的制造以及医学上的放射性治疗都具有重要意义。
实验研究
原子核物理的研究需要借助各种实验手段。核子加速器是探测原子核结构和性质的重要工具,粒子探测器可以用来探测核反应中产生的粒子。X射线衍射、中微子探测等技术也被广泛应用于原子核物理研究中。实验研究成果不仅可以验证理论模型,还能够发现新的物理现象和规律。
核物理简介了解原子核的奥秘
核物理简介了解原子核的奥秘核物理简介:了解原子核的奥秘
当我们抬头仰望星空,感叹宇宙的浩瀚与神秘时,或许未曾想到,在那微小的原子核中,也隐藏着无尽的奥秘等待着我们去探索。核物理,这门研究原子核结构、性质和相互作用的学科,就像一把钥匙,为我们打开了通往微观世界的大门。
让我们先从原子核的结构说起。原子核由质子和中子组成,它们紧密地聚集在一起,形成了一个微小而致密的核心。质子带正电荷,中子不带电,而原子核的电荷数就等于质子数。原子核的大小只有原子的几万分之一,但却集中了原子几乎所有的质量。
那么,原子核内部的力量是如何维系这种紧密的结构呢?这就要提到强相互作用。强相互作用是四种基本相互作用之一,它将质子和中子紧紧地束缚在一起,其强度远远超过了电磁相互作用。这种强大的力量使得原子核能够保持稳定,但在某些情况下,原子核也会发生变化,这就涉及到了核反应。
核反应包括核裂变和核聚变两种主要形式。核裂变是指一个重原子核分裂成两个或多个较轻原子核的过程,同时释放出大量的能量。原子弹的原理就是基于核裂变。而核聚变则是两个较轻的原子核结合成一个较重的原子核,并释放出巨大能量的过程。太阳内部的能量产生
就是依靠核聚变,氢原子核不断聚变成氦原子核,为太阳提供了持续
的光和热。
在核物理的研究中,放射性现象也是一个重要的领域。某些原子核
具有不稳定性,会自发地放射出射线,这种现象被称为放射性。常见
的射线有α射线、β射线和γ射线。α射线由氦原子核组成,β射线是
电子流,γ射线则是一种高能电磁波。放射性的发现不仅为我们提供了
一种了解原子核内部结构的手段,也在医疗、工业等领域有着广泛的
原子核物理
原子核物理
原子核物理是研究原子核结构、性质和相互作用的学科。原子核是构成原子的基本组成部分之一,它由质子和中子组成。原子核物理是现代物理学的重要分支之一,它对于我们理解宇宙的本质和发展历程具有重要意义。
原子核物理的研究对象是原子核,它是由质子和中子组成的。质子带正电荷,中子不带电荷,它们通过强相互作用相互结合形成原子核。原子核的质量和电荷数决定了元素的性质,因此原子核物理对于我们理解元素的性质和化学反应具有重要意义。
原子核物理的研究方法主要包括实验和理论两种。实验方法是通过对原子核进行加速、碰撞、分裂等操作,观察和测量产生的粒子和辐射,从而研究原子核的结构和性质。理论方法是通过建立数学模型和计算机模拟,预测和解释实验结果,从而深入理解原子核的本质和相互作用。
原子核物理的研究成果对于人类社会的发展具有重要意义。原子核物理的应用领域包括核能、核医学、核武器等。核能是一种清洁、高效的能源,可以替代传统的化石能源,减少对环境的污染。核医学是一种重要的医疗技术,可以用于诊断和治疗多种疾病。核武器是一种极具破坏力的武器,对于国家安全具有重要意义。
原子核物理是一门重要的学科,它对于我们理解宇宙的本质和发展
历程具有重要意义。原子核物理的研究成果对于人类社会的发展具有重要意义,我们应该加强对原子核物理的研究和应用,为人类社会的发展做出更大的贡献。
高中物理 第十八讲 原子物理重要知识点详解
第一讲 原 子 物 理
自1897年发现电子并确认电子是原子的组成粒子以后,物理学的中心问题就是探索原子内部的奥秘,经过众多科学家的努力,逐步弄清了原子结构及其运动变化的规律并建立了描述分子、原子等微观系统运动规律的理论体系——量子力学。本章简单介绍一些关于原子和原子核的基本知识。
§1.1 原子
1.1.1、原子的核式结构
1897年,汤姆生通过对阴极射线的分析研究发现了电子,由此认识到原子也应该具有内部结构,而不是不可分的。1909年,卢瑟福和他的同事以α粒子轰击重金属箔,即α粒子的散射实验,发现绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进,但有少数发生偏转,并且有极少数偏转角超过了90°,有的甚至被弹回,偏转几乎达到180°。
1911年,卢瑟福为解释上述实验结果而提出了原子的核式结构学说,这个学说的内容是:在原子的中心有一个很小的核,叫原子核,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里,带负电的电子在核外的空间里软核旋转,根据α粒子散射的实验数据可估计出原子核的大小应在10-14nm 以下。
1、1.
2、氢原子的玻尔理论 1、核式结论模型的局限性
通过实验建立起来的卢瑟福原子模型无疑是正确的,但它与经典论发生了严重的分歧。电子与核运动会产生与轨道旋转频率相同的电磁辐射,运动不停,辐射不止,原子能量单调减少,轨道半径缩短,旋转频率加快。由此可得两点结论:
①电子最终将落入核内,这表明原子是一个不稳定的系统; ②电子落入核内辐射频率连续变化的电磁波。原子是一个不稳定的系统显然与事实不符,实验所得原子光谱又为波长不连续分布的离散光谱。如此尖锐的矛盾,揭示着原子的运动不服从经典理论所表述的规律。
原子物理知识点归纳
原子物理知识点归纳
原子物理是物理学中的一个重要分支,研究原子的结构、性质及其相
互作用规律。以下是原子物理的一些重要知识点的归纳:
1.原子结构:原子由原子核和围绕核运动的电子组成。原子核由质子
和中子组成,质子带正电,中子不带电。电子带负电,数量与质子数相等,使得原子整体是电中性的。
2. 原子质量和原子量:原子质量是指原子核中质子和中子的质量总和,通常用原子质量单位(amu)表示。原子量则是相对原子质量,以碳-12的原子质量为标准。原子质量和原子量之间的转换关系是:1原子质量
单位≈1.66×10^-27千克,1原子量≈1克/摩尔。
3.原子核:原子核是原子的中心部分,其中包含质子和中子。质子数
决定了元素的性质和种类,称为原子序数。中子数可以不同,同一个元素
的不同同位素就是由不同中子数的原子核组成。
4.元素周期表:元素周期表是将所有已知元素按照原子序数和化学性
质分类整理的一张表。周期表的列称为周期,行称为族。周期表的结构反
映了元素的原子结构和化学性质的周期性变化规律。
5.原子能级和电子轨道:原子中的电子在不同的能级上运动,能级和
能量成正比,越靠近原子核的能级能量越低。每个能级可以容纳一定数量
的电子,按照能级的不同,电子沿着不同的轨道运动。
6.量子力学:原子物理学的理论基础是量子力学。量子力学描述了微
观粒子的行为和相互作用规律。它引入了概率性的概念,用波函数来描述
粒子的状态和运动。
7.波粒二象性:量子力学中,粒子既可以表现为粒子的特点,也可以
表现为波动的特点,称为波粒二象性。波粒二象性的实验证据包括电子衍
原子核物理发展史
原子核物理发展史
原子核物理是研究原子核结构、性质和相互作用的科学学科。它的发展历程可以追溯到19世纪末,当时物理学家开始探索原子的内部构成。经过数十年的努力,科学家们逐渐揭示了原子核的基本特征,并在此基础上建立了一整套理论模型。
早期的原子核物理研究主要依赖于实验证据。1897年,英国物理学家汤姆逊发现了电子,这是原子结构理论的重要突破。随后,他提出了“洋葱模型”,即认为原子由电子组成的负电荷球体,球内包含了正电荷的核。
1909年,新西兰物理学家Rutherford进行了一系列著名的金箔散射实验,通过散射α粒子来探测原子内部的结构。实验结果却出乎意料地发现,几乎所有的α粒子都通过金箔而没有被散射。根据散射的角度和能量,Rutherford得出结论,原子有一个非常小而密集的核,带有正电荷,并且占据整个原子的绝大部分质量。这个发现为原子核物理的发展奠定了基础。
随着对原子核的研究逐渐深入,科学家发现原子核的质量远远大于电子质量,因此不能仅用电子来解释其内部结构。1919年,德国物理学家里韦肖尔提出了质子的概念,认为原子核中存在一个具有正电荷的质子。这一理论得到了其他科学家的支持,并被进一步发展。
随后,科学家发现原子核中还存在一种中性粒子,称为中子。1932年,英国物理学家查德威克通过实验证实了中子的存在。质子和中子统称为核子,它们共同构成了原子核的基本组成部分。
在发现质子和中子之后,科学家们开始探索原子核的内部结构。1932年,美国物理学家斯特朗提出了“液滴模型”,认为原子核可以看作是一
个稳定的液体滴。他的模型解释了核子的稳定性和核反应的一些基本规律。
原子核物理和粒子物理简介
1 2 N0
T1
N0e 2
T1
2
ln2
0.693
平均寿命
每个原子核衰变前存在的时间的平均值。
原子核的寿命:
L t(dN )0tNdt0tN0etdtN 0
平均寿命: L 1 N0
平均寿命与半衰期的关系:
T1 2
ln 2
放射性活度(放射性强度) 一个放射源在单位时间内发生的核衰变次数。
2、具有少于84个质子的原子核,质子数和中 子数均为偶数时,其核稳定。
3、质子数或中子数等于2,8,20,28,50,
82,126的原子核特别稳定。
幻数
24He18O 6 2802P8 b
4、中子数和质子数之比n/p=1时原子核稳定, 比值越大,稳定性越差。
二、原子核衰变
不稳定的原子核会自发地转变成另一种核而同时 放出射线,这种变化叫放射性衰变。
+衰变是原子核内质子转变成中子,同时放出一个
正电子和一个中微子
11P01n10ee
射线是光子流, 是在衰变或衰变后形成新核时辐射出来的。
放射性衰变过程遵守电荷守恒、质量数守恒、能量守恒、 动量守恒、角动量守恒。
Z AX A Z 42Y24He
Z AX Z A 1Y1 0e~ e
Z AX Z A 1Y1 0ee
三、放射性衰变定律
t时刻样品中有N个核,在dt时间内有dN个发生衰变
原子物理-原子核物理
3.原子核的大小和密度
核半径与A 1/3 成正比, (1)原子核的体积V正比于核内核子数A,
பைடு நூலகம்
也就是说,在不同的原子核内,每个核子所占的体 积近似相等。因而在各种核内的核子数密度(单位体积 内的核子数)n
(2)不同原子核的核物质密度(单位体积内的核质量)ρ亦大 致是常量
可见其密度十分巨大。核物质密度约是水的密度的1014 倍,每立方厘米的核物质的质量约为2.3亿吨,是一种
-
图 7.1.1(b) 的 电 荷 分布同图7.1.1(a)是 等效的,可知上式是 一个单电荷2e和一个 四极子联合的电势。
球式的分布,在对称 轴上的电势可以表达
图7.1.1 等效电荷分布
图7.1.2 旋转椭球
所以旋转椭球式的电荷分布等效于一个单电荷和一个四极 子的迭合。令Q=2a3/e,称为电四极矩。可以证明原子核的电
壳层模型在解释幻 数和原子核基态的 许多性质(如自旋、 磁矩、宇称等)方面 比较成功,但该模 型视核子为独立粒 子在一个平均场中 运动,这就大大地 简化了,实际情况 要比这复杂得多
。壳层模型和液滴 模型各有成功之处 ,也各有局限性, 它们都只反映了一 部分实际情
7.4 原子核的放射性衰变
在发现的二千多种核素中,绝大多数都是不稳定的,它们会自 发地蜕变,变为另一种核素,同时放出各种射线,这种现象称为 放射性衰变。放射性核素放出的射线主要有三种:①α射线,由 氦原子核组成,它对物质的电离作用最强,但穿透物质的能力最 弱;②β射线,是高速电子流,电离作用较弱,贯穿本领较大; 另外还有所谓β +衰变放出的电量为+e的正电子流;③γ射线 ,是波长很短的电磁波,贯穿本领最大,电离作用最小。令射线 通过磁场,则γ射线不偏转,α和β射线将向相反方向偏转。 除了α、β、γ三种射线外,有的核素还放出含有质子或中子等粒 子的射线
核物理和原子物理的基本概念
核物理和原子物理的基本概念核物理和原子物理是物理学的两个重要分支,它们研究的是微观世
界的基本单位——原子核和原子。本文将介绍核物理和原子物理的基
本概念,包括原子结构、原子核结构、核反应以及核能的应用等。
一、原子结构
原子是物质的基本组成单位,由带正电荷的原子核和围绕核旋转的
电子组成。原子核由质子和中子组成,质子带正电荷,中子不带电。
电子带负电荷,数量与质子相等,使整个原子呈电中性。
二、原子核结构
原子核是原子的中心部分,体积很小但质量很大。原子核的直径约
为10的负15次方米,而整个原子的直径约为10的负10次方米。原子核中的质子和中子被称为核子,质子数目决定了原子的元素的性质,
即原子序数。质子数目不同的原子称为不同的元素。
三、核反应
核反应是核物理的核心内容,是指原子核之间的相互作用过程。核
反应可以分为放射性衰变和核能反应两类。放射性衰变是指放射性核
素不稳定原子核自发转变为稳定核的过程,通过放出粒子和/或电磁辐
射来释放能量。核能反应是指核粒子之间的相互作用,包括核聚变和
核裂变两种。核聚变是指轻核聚合成较重的核反应,释放出巨大能量,是太阳和恒星能量的来源;核裂变是指重核分裂成较轻的核反应,同
样释放出巨大的能量,是核电站核能的来源。
四、核能的应用
核能在能源、医疗、农业等领域有广泛应用。核能被用于发电,核
电站利用核裂变反应产生的能量来产生蒸汽驱动涡轮发电机发电。核
能还被应用于医疗领域,如放射性同位素用于诊断和治疗疾病。此外,核能还可以用于农业领域,例如辐照杀菌,保鲜食品等。
总结:
核物理和原子物理是研究微观世界基本单位的两个分支学科。原子
原子物理知识点
原子物理知识点
原子物理指的是关于原子和分子的物理学研究。原子是由带有正电荷的原子核和带有负电荷的电子组成的,其大小约为 10^-10 米。原子物理研究的主要内容包括原子结构、核物理,以及原子和分子的物理和化学性质等方面。
1. 原子结构
原子的结构主要由原子核和电子组成。原子核由带有正电荷的质子和带有负电荷的中性子组成,质子和中性子合称为核子。中性的原子核直径约为 10^-15 米,比原子半径约大10^4 倍。
电子是质量极小的粒子,其轨道围绕在原子核外部,根据波粒二象性理论可以将电子看做既有粒子特征,也有波动特征的物体。电子的轨道可以用量子力学的波函数来描述,其中每个轨道对应一定的能量,越靠近原子核的轨道能量越低。原子结构的核心概念是能级,即原子中的电子具有可以带有的能量级别。
2. 原子核物理
原子核中带有正电荷的质子之间的相互作用力是比较复杂的,其力源来自于电荷和核力。电荷相互作用力是简单的静电相互作用,但是在α衰变中,则是核力从中发挥作用,并且质子与中性子的相互作用也需要核力的作用。此外,核力对于比质子和中子的数量更大的物体来说也非常重要。
核物质的质量密度所需要距离或所占的体积十分的小,因此核物质对于能量传输具有高度的效率。核物理学中的原子
核反应是指两个或多个原子核相互作用以形成新型核的过程。这类反应可以具有放出大量的核能,可以用于核能的利用。
3. 原子和分子的物理和化学性质
原子和分子在物理和化学性质上都具有非常关键的作用。许多材料的不同物理性质,通常可以通过原子和分子之间的相互作用来解释并预测。例如,材料的熔化温度和固化温度、晶体的结构和性质、某些分子的光学性质等。
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第八章 原子核物理简介
一、选择题
1.可以基本决定所有原子核性质的两个量是:
A 核的质量和大小 B.核自旋和磁矩 C.原子量和电荷 D.质量数和电荷数
2.原子核的大小同原子的大小相比,其R 核/R 原的数量级应为:
A .105 B.103 C.10-3 D.10-5
3.原子核可近似看成一个球形,其半径R 可用下述公式来描述:
A.R =r 0A 1/3
B. R =r 0A 2/3
C. R =303
4r π D.R=334A π 4.试估计核密度是多少g/cm 3?
A.10;
B.1012
C.1014
D.1017
5.核外电子的总角动量 6=J P ,原子核的总角动量 12=I P ,则原子的总角动量() 1+=F F P F ,其中F 为原子的总角动量量子数,其取值为
A.4,3,2,1;
B.3,2,1;
C.2,1,0,-1,-2;
D.5,4,3,2,1
6.已知钠原子核23Na 基态的核自旋为I=3/2,因此钠原子基态32S 1/2能级的超精细结构为
A.2个;
B.4个;
C.3个;
D.5个
7.若某原子其电子轨道量子数L=2,自旋量子数S=0,核自旋量子数I=3/2,则该原子总角动量量子数为
A.7/2,5/2,3/2,1/2;
B. 7/2,5/2,3/2,3/2,1/2;
C. 7/2,5/2,3/2,3/2,3/2,1/2;
D.条件不足,得不出结果.
8.若电子总角动量量子数J=1/2,原子核自旋角动量量子数I=3/2, 则原子总角动量量子数F 的取值个数为
A.4个;
B.3个;
C.1个;
D.2个
9.氘核每个核子的平均结合能为1.11MeV ,氦核每个核子的平均结合能为7.07 MeV .有两个氘核结合成一个氦核时
A.放出能量23.84 MeV;
B.吸收能量23.84 MeV;
C.放出能量26.06 MeV;
D.吸收能量5.96 MeV ,
10.由A 个核子组成的原子核的结合能为2mc E ∆=∆,其中m ∆指
A. Z 个质子和A-Z 个中子的静止质量之差;
B. A 个核子的运动质量和核运动质量之差;
C. A 个核子的运动质量和核静止质量之差;
D. A 个核子的静止质量和核静止质量之差
11.原子核平均结合能以中等核最大, 其值大约为
; ;;
12.氘核每个核子的平均结合能为1.09MeV ,氦核每个核子的平均结合能为7.06 MeV .有两个氘核结合成一个氦核时,其能量的变化为
MeV ,氦核比氘核稳定; B. - 23.88 MeV , 氦核比氘核稳定;
C. 23.88 MeV ,氦核没有氘核稳定;
D. - 23.88 MeV , 氦核没有氘核稳定.
13.原子核的平均结合能随A 的变化呈现出下列规律
A. 中等核最大,一般在7.5~8.0 MeV ;
B. 随A 的增加逐渐增加,最大值约为8.5 MeV ;
C. 中等核最大,一般在8.5-8.7 MeV ;
D. 以中等核最大,轻核次之,重核最小.
14.已知中子和氢原子的质量分别为1.008665u 和1.007825u,则12C 的结合能为
A. 17.6 MeV ;
B. 8.5 MeV ;
C. 200 MeV ;
D. 92 MeV .
15.放射性原子核衰变的基本规律是t e N N λ-=0,式中N 代表的物理意义是
A. t 时刻衰变掉的核数;
B. t=0时刻的核数;
C. t 时刻尚未衰变的核数;
D. t 时刻子核的数目.
16.已知某放射性核素的半衰期为2年,经8年衰变掉的核数目是尚存的
A.5倍;
B.10倍;
C.15倍;
D.20倍.
17.1克铀23892在1秒内发射出1.24⨯104个α粒子,其半衰期为
A. 3.4⨯1019秒;
B. 1.4⨯1017秒;
C. 2.0⨯1017秒;
D. 4.9⨯10-18秒.
18.8536Kr 样品的原子核数N 0在18年中衰变到原来数目的1/3, 再过18年后幸存的原子核数为
A.N 0/9;
B. N 0/2;
C. N 0/3;
D. N 0/6.
19.钍23490Th 的半衰期近似为25天,如果将24克Th 贮藏150天,则钍的数量将存留多少克?
; ; ; D.12. 20.若以居里为单位,在t 时刻有N 个核,其衰变常数为λ的核素的放射性强度为
A. λN /3.7⨯1010 ;
B. λN ⨯3.7⨯1010;
C. λN ;
D. λNe -λt .
21.天然放射性铀系的始祖元素是23892U,最后该系形成稳定的核是20682Pb,那么铀系共经过多少次α衰变?
A.59;
B.8;
C.51;
D.10.
22.在α衰变过程中,若α粒子质量为M α ,反冲核质量为M r ,则衰变能E 0和α粒子的动能E α有如下关系 A.⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=r M m E E αα10; B. ⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛-=r M m E E αα10; C. ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=ααm M E E r 10; D. ⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛-=ααm M E E r 10. 23.在β衰变中从能,量或静止质量角度考虑能发生β+和K 俘获的关系是:
A .能发生必须能发生K 俘获
B .能发生不一定能发生K 俘获
C .能发生k 俘获必能发生
D .还要考虑其他条件才能判断
24.发生β+衰变的条件是
A.M (A,Z)>M (A,Z -1)+m e ;
B.M (A,Z)>M (A,Z +1)+2m e ;
C. M (A,Z)>M (A,Z -1);
D. M (A,Z)>M (A,Z -1)+2m e
25. 发生β-衰变的条件是
A. M (A,Z)>M (A,Z +1)+m e ;
B.M (A,Z)>M (A,Z +1)-m e ;
C. M (A,Z)>M (A,Z +1);
D.M (A,Z)>M (A,Z +1)+2m e .
26.在衰变中可伴随产生x 射线和俄歇电子的有:
A.β-;
B. K 俘获; C .β+和K 俘获 D .β+
27.已知74Be 的原子量为7.016290, 73Li 的原子量为7.016004,从能量角度74Be :
A .能发生β+衰变也可能发生K 俘获;
B .仅能发生β-衰变;
C .仅能发生K 俘获 ;
D .仅能发生β+衰变.
28.γ衰变中的内转换电子的产生原因是:
A .核放出的γ射线使原子壳层中的电子被击出;
B .核的电磁场与壳层电子的相互作用而释放电子;
C .由壳层电子跃迁产生的γ射线再将另一电子击出;