原子核与基本粒子共88页
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第十二章 原子核及基本粒子简介
e t ， 3.5
而
N1
N2
12.3 中子星的密度与核物质相仿，假定太阳塌陷到中子星，其半径将是多少？ 解：
12.4 已知天然放射性核素
220 86
Rn ，衰变后成新的放射性核素 216 （ 1）写 84 Po ，半衰期为 54.5s。
出衰变方程； （ 2）求衰变常量及平均寿命各为多少？ 解：(1)衰变方程为
第十二章 原子核及基本粒子简介
12.1 已知
226 88
Ra 的半衰期为 1600 年，求其衰变常数。
- t
解：由 N N 0e
226 88
1600 4.3 104
14
Ra 的衰变常数为 0.693
12.2 新近砍下的木片每分钟有 12.4 次 C 衰变，数千年前的同样大小的样品每分钟有 3.5 次 C 衰变，样品的年龄为多少？
14
解：由放射性活度公式 I N 0e 新近砍下的木片
t
可知，
I1 N1e t
t
千年前砍下的木片 I 2 N 2e 所以，
I1 N1 12.4 3.54 I 2 N 2 3.5
多少质量的这种同位素？ 解：由于=5.3 年，所以 e 由 I N 0 e
t
1/ 2
ln 2 ln 2 4.15 10 9 5.3 365 24 3600
9
3.7 107 4.15 109 N 0e4.1510 得出，
220 86 4 Rn 216 84 Po 2 He
(2) 衰变常量
ln 2 0.693 0.0127 54.5 1 平均寿命 78.74 s
而
N1
N2
12.3 中子星的密度与核物质相仿，假定太阳塌陷到中子星，其半径将是多少？ 解：
12.4 已知天然放射性核素
220 86
Rn ，衰变后成新的放射性核素 216 （ 1）写 84 Po ，半衰期为 54.5s。
出衰变方程； （ 2）求衰变常量及平均寿命各为多少？ 解：(1)衰变方程为
第十二章 原子核及基本粒子简介
12.1 已知
226 88
Ra 的半衰期为 1600 年，求其衰变常数。
- t
解：由 N N 0e
226 88
1600 4.3 104
14
Ra 的衰变常数为 0.693
12.2 新近砍下的木片每分钟有 12.4 次 C 衰变，数千年前的同样大小的样品每分钟有 3.5 次 C 衰变，样品的年龄为多少？
14
解：由放射性活度公式 I N 0e 新近砍下的木片
t
可知，
I1 N1e t
t
千年前砍下的木片 I 2 N 2e 所以，
I1 N1 12.4 3.54 I 2 N 2 3.5
多少质量的这种同位素？ 解：由于=5.3 年，所以 e 由 I N 0 e
t
1/ 2
ln 2 ln 2 4.15 10 9 5.3 365 24 3600
9
3.7 107 4.15 109 N 0e4.1510 得出，
220 86 4 Rn 216 84 Po 2 He
(2) 衰变常量
ln 2 0.693 0.0127 54.5 1 平均寿命 78.74 s
17原子核和基本粒子PPT课件
15
历史回顾重要事件
• 1958：我国建成第一座重水型原子反应堆; • 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;
3
学习与思考
学而不思则罔， 思而不学则殆。
孔子 《论语·为政》
4
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，这是人类历史上 第一次在实验室里观察到原 子核现象。
5
历史回顾重要人物
• M.Curie，法国物理学家（ 1867-1934），波兰人，1903 年获得诺贝尔奖。发现钋 (Po)和镭(Ra); 她的女儿 (I.Joliot-Curie, 1897-1956)和 女婿(F. Joliot-Curie, 19001958)因发现人工放射性获 1934年诺贝尔奖。
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。
8
历史回顾重要人物
• J.Chadwick，英国物 理学家(1891-1974)， 1935年因发现了中子 获得诺贝尔奖。中子 的发现被认为是原子 核物理的诞生。
18
历史回顾原子弹
中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图 19
17-1 原子核的基本性质 一、原子核电荷、质量和密度
1、原子核的质量数和电荷数 原子核由质子和中子组成。
历史回顾重要事件
• 1958：我国建成第一座重水型原子反应堆; • 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;
3
学习与思考
学而不思则罔， 思而不学则殆。
孔子 《论语·为政》
4
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，这是人类历史上 第一次在实验室里观察到原 子核现象。
5
历史回顾重要人物
• M.Curie，法国物理学家（ 1867-1934），波兰人，1903 年获得诺贝尔奖。发现钋 (Po)和镭(Ra); 她的女儿 (I.Joliot-Curie, 1897-1956)和 女婿(F. Joliot-Curie, 19001958)因发现人工放射性获 1934年诺贝尔奖。
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。
8
历史回顾重要人物
• J.Chadwick，英国物 理学家(1891-1974)， 1935年因发现了中子 获得诺贝尔奖。中子 的发现被认为是原子 核物理的诞生。
18
历史回顾原子弹
中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图 19
17-1 原子核的基本性质 一、原子核电荷、质量和密度
1、原子核的质量数和电荷数 原子核由质子和中子组成。
第十九章 原子核和粒子
为同量异位素。
Heisenberg认为：中子和质子是核子的两个不同 状态。
原子核的组成
核素图
质子结合能为零的线成为质子滴线；中子结合能 为零的线成为中子滴线。 b稳定线的经验规律：
Z A 1.98 0.0155A2 / 3
轻核区：N=Z的核素比较稳定；
Heisenberg认为：中子和质子是核子的两个不同 状态。 理论预言：Z=114附近有超重元素稳定岛。
力等方面还有很多尚未认识的东西。
首页
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18.1 原子核的一般性质
原子核是原子的中心部分，其线度只有原子的万分之一， 但却占有原子质量的99%以上。原子核对原子性质的主 要贡献是原子核的质量和电荷，原子核的其他性质对原 子的影响相当微小；另外，核外电子的行为对原子核的 性质也几乎没有关系；物质的有些性质主要归因于核外 电子，如元素的化学性质、某些物理性质以及光谱特性 等，有些性质则主要归因于原子核，如放射性等，但是， 除了物质的电性以外几乎不存在哪种性质是由原子核和 核外电子共同提供的。这些情况，使我们可以把原子和 原子核看为是物质结构中泾渭分明的两个层次，从而为 我们研究原子核提供了便利。
vH mn m(14 N) vN mn m p
mn = 1.008665u mp = 1.007277u
原子核的组成 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： AZX
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
107 (ton / mm3 )
Heisenberg认为：中子和质子是核子的两个不同 状态。
原子核的组成
核素图
质子结合能为零的线成为质子滴线；中子结合能 为零的线成为中子滴线。 b稳定线的经验规律：
Z A 1.98 0.0155A2 / 3
轻核区：N=Z的核素比较稳定；
Heisenberg认为：中子和质子是核子的两个不同 状态。 理论预言：Z=114附近有超重元素稳定岛。
力等方面还有很多尚未认识的东西。
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18.1 原子核的一般性质
原子核是原子的中心部分，其线度只有原子的万分之一， 但却占有原子质量的99%以上。原子核对原子性质的主 要贡献是原子核的质量和电荷，原子核的其他性质对原 子的影响相当微小；另外，核外电子的行为对原子核的 性质也几乎没有关系；物质的有些性质主要归因于核外 电子，如元素的化学性质、某些物理性质以及光谱特性 等，有些性质则主要归因于原子核，如放射性等，但是， 除了物质的电性以外几乎不存在哪种性质是由原子核和 核外电子共同提供的。这些情况，使我们可以把原子和 原子核看为是物质结构中泾渭分明的两个层次，从而为 我们研究原子核提供了便利。
vH mn m(14 N) vN mn m p
mn = 1.008665u mp = 1.007277u
原子核的组成 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： AZX
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
107 (ton / mm3 )
原子核与基本粒子
在宇宙射线中发现了介子。但这一理论还与实验有不 符之处，待进一步完善。
四、原子核的结合能 原子核的质量M总是小于组成该原子核的核子的 质量之和，它们之间的差额称为原子核的质量亏损。
核子在结合成原子核时，它们之间的核力作用使 体系能量降低，从而释放出能量，相应质量减少了。 核子结合成原子核时，所释放出的能量称为原子核 的结合能。核的结合能Eb由爱因斯坦质能关系得出：
原子核带有电荷且有自旋运动，故有核磁矩。常 以核磁子为单位表示。 e mp为质子质量 核磁子 N 2m p e 质子的磁矩 p 2.79 2.79 N 2m p 中子的磁矩 n 1.91N 与自旋角动量相反
理论表明，原子核的磁矩（仿电子自旋磁矩与自
旋角动量关系）
球形。
4 4 3 3 V R ( R 原子核的体积 0 )A A 3 3 体积正比于核子数，意味着所有原子核的密度相同， 其值为
M Au 1.66 1027 2.29 1017 kgm3 4 4 V R03 A (1.20 1015 )3 3 3
本章将介绍原子核物理和粒子物理的基本知识。 物质的基本单元
原子
质子、中子、电子 夸克
4-1
原子核基本性质
核的电荷、质量、密度
一、原子核的质子-中子模型
1920年，卢瑟福用 粒子轰击氮、硼、锂等原子核， 发现从原子核中能打出质子；
1930年，居里夫妇用 粒子轰击铍原子，发现有一 种中性射线从原子核中出来。 1932年，查德威克用该中性射线轰击氢和氮核，通 过分析确认该射线是由质量略大于质子的中性粒子组成 并命名为中子。
Iz LIz mI
电 E / h B / h B / 2
四、原子核的结合能 原子核的质量M总是小于组成该原子核的核子的 质量之和，它们之间的差额称为原子核的质量亏损。
核子在结合成原子核时，它们之间的核力作用使 体系能量降低，从而释放出能量，相应质量减少了。 核子结合成原子核时，所释放出的能量称为原子核 的结合能。核的结合能Eb由爱因斯坦质能关系得出：
原子核带有电荷且有自旋运动，故有核磁矩。常 以核磁子为单位表示。 e mp为质子质量 核磁子 N 2m p e 质子的磁矩 p 2.79 2.79 N 2m p 中子的磁矩 n 1.91N 与自旋角动量相反
理论表明，原子核的磁矩（仿电子自旋磁矩与自
旋角动量关系）
球形。
4 4 3 3 V R ( R 原子核的体积 0 )A A 3 3 体积正比于核子数，意味着所有原子核的密度相同， 其值为
M Au 1.66 1027 2.29 1017 kgm3 4 4 V R03 A (1.20 1015 )3 3 3
本章将介绍原子核物理和粒子物理的基本知识。 物质的基本单元
原子
质子、中子、电子 夸克
4-1
原子核基本性质
核的电荷、质量、密度
一、原子核的质子-中子模型
1920年，卢瑟福用 粒子轰击氮、硼、锂等原子核， 发现从原子核中能打出质子；
1930年，居里夫妇用 粒子轰击铍原子，发现有一 种中性射线从原子核中出来。 1932年，查德威克用该中性射线轰击氢和氮核，通 过分析确认该射线是由质量略大于质子的中性粒子组成 并命名为中子。
Iz LIz mI
电 E / h B / h B / 2
原子核的组成课件
1、恒星的诞生 宇宙尘埃→星云团→恒星诞生→氢核聚合 成氦核→氢核聚合成碳核→其他聚变过程→无 聚变反应、形成白矮星或中子星或黑洞
2、恒星最后的归宿：
恒星质量小于太阳1.4倍→白矮星 恒星质量是太阳1.4~2倍→中子性 恒星质量更大时(无法抵抗)→黑洞
2、按粒子与各种相互作用的关系粒 子的分类是：
强子
轻子
媒介子
介子 重子
π K 质子、 介 介 中子、 子 子 超子
电子、电子 光子，中 中微子、μ 间玻色子、 子、μ子中 胶子 微子、τ子、 τ子中微子
发现各种微粒的科学家
— —
道尔顿—原子 盖 尔 曼 夸 克
汤姆逊—电子 查 德 威 克 中 子
原子核的组成的组成
分子由原子构成，不同原子构成化合 物分子，相同原子构成单质分子。
原子是由位于中心的原子核和核外高 速旋转的电子构成的。
（电子带负电，原子核带正电） 原子核是由质子和中子构成的。
（质子带正电，中子不带电）
二、发现新粒子
1、人们在对宇宙研究的同时发现了一些新 的粒子。
大爆炸后10-5秒 10万亿度，质子和中子 形成。
大爆炸后0.01秒 1000亿度，光子、电子、 中微子为主，质子中子仅占10亿分之一，热 平衡态，体系急剧膨胀，温度和密度不断下 降。
大爆炸后0.1秒后 300亿度，中子质子比 从1.0下降到0.61。
大爆炸后1秒后 100亿度，中微子向外逃 逸，正负电子湮没反应出现，核力尚不足束 缚中子和质子。
电 荷
e
自 旋
重 子 数
同 同位 位 旋分 旋量
奇 异 数
顶
超荷
粲 数
底 数
数
d
下夸 克
最新第7章-原子核与粒子物理PPT课件
衰变条件
ii． 衰变：
MX MY
Z AXZ A 1Ye
E ( m X m Y m e ) c 2 ( M X M Y 2 m e ) c 2
iii．电子俘获（K俘获，L俘获）
Z AXeZ A 1Y
原子核俘获一个核外轨道上的电子转变为另一个核的过程
衰变的本质：衰变时一个中子转变为质子或反之，而 轨道俘获其本质就是俘获轨道电子而转变为中子。
0
238 238t
0
N0235 e0.836t N238
0
t 59(亿年）
2. 衰变
Z AXA Z42Y4 2He
m(m Xm Ym )
m X M X Z m em Y M Y ( Z 2 ) m em M H e 2 m e
衰变能
E ( m X m Y m ) c 2 ( M X M y M H e ) c 2
4. 衰变
原子核通过发射光子 从激发态跃迁到较低能态 的过程
X* X
E EiEj h
§7.５ 原子核反应
原子核反应：用具有一定能量的粒子轰击一个原子核，使其 放出某种粒子而转变为新原子核的过程。
(1) 历史上第一个人工核反应
174 N24H e18O 711H (２) 第一个在加速器上实现的核反应
p 12 C 13 N 13 N 13 C e v p 13 C 14 N p 14 N 15 O 15 O 15 N e v p 15 N 12 C
4p 2e2v2.6 7MeV
关于太阳：引力约束等离子体。每天燃烧的氢，相当于每秒爆炸900亿颗百万吨级的 氢弹。碳循环周期 6x106年，质子循环周期 3x109年。太阳外层温度6000K, 中 心温度15,000,000K。
第九和第十章原子核和基本粒子简介及总复习PPT课件
原子的质量 = 原子核的质量 + 所有电子质量
– 相当于所有电子结合能的数值（可忽略）。
原子核的质量 = 所有核子的质量 – 相当于所有核子结合能的数值。
采用原子质量单位，原子（核）的质量接近一整数，这整数 称为原子（核）的质量数 ，A。
原子核的符号表示：
A Z
X
Z：质子数 中子数=A-Z
11H 12H 13H
1u 112C原子质量 12 1
12
N0 12
1.660551027Kg
1
整体概述
概况一
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概况二
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概况三
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2
3.原子核的质量
原子核的质量，可以由原子质量推算，也可以由核子的数目 推算。
☆ 核子的结合能越大，原子核越稳定。 ☆ 中等质量核（A=40-120）的结合能约为8.6Mev，原子核稳定。 ☆ 质量数小于30的核结合能有周期性变化，最大值在A等于4 的倍数。 ☆ 质量数30以上的核，平均结合能变化不大，显示了核力的饱和性。
8Leabharlann 9.2 原子核的放射性衰变
1896年：贝克勒耳，铀的放射性现象； 1898年：居里夫妇，Po，Ra; 1934 年：约里奥.居里夫妇，人工放射性。
☆宇称：描述微观粒子体系状态的波函数在空间反演变换
下的奇偶性的物理量。
（x，y，z）= （-x，-y，-z） （偶宇称） （x，y，z）= - （-x，-y，-z ） （奇宇称）
6
在电磁和强相互作用情形，孤立体系的宇称不会从偶性变 为奇性或从奇性变为偶性。---宇称守恒。 在弱相互作用中，宇称不守恒。1956年，李政道和杨振宁 提出,1957年吴键雄用衰变的实验加以证实，是近代物理 学史中的一个重大突破。1957年，李、杨获诺奖。 6.原子核的结合能
– 相当于所有电子结合能的数值（可忽略）。
原子核的质量 = 所有核子的质量 – 相当于所有核子结合能的数值。
采用原子质量单位，原子（核）的质量接近一整数，这整数 称为原子（核）的质量数 ，A。
原子核的符号表示：
A Z
X
Z：质子数 中子数=A-Z
11H 12H 13H
1u 112C原子质量 12 1
12
N0 12
1.660551027Kg
1
整体概述
概况一
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概况三
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2
3.原子核的质量
原子核的质量，可以由原子质量推算，也可以由核子的数目 推算。
☆ 核子的结合能越大，原子核越稳定。 ☆ 中等质量核（A=40-120）的结合能约为8.6Mev，原子核稳定。 ☆ 质量数小于30的核结合能有周期性变化，最大值在A等于4 的倍数。 ☆ 质量数30以上的核，平均结合能变化不大，显示了核力的饱和性。
8Leabharlann 9.2 原子核的放射性衰变
1896年：贝克勒耳，铀的放射性现象； 1898年：居里夫妇，Po，Ra; 1934 年：约里奥.居里夫妇，人工放射性。
☆宇称：描述微观粒子体系状态的波函数在空间反演变换
下的奇偶性的物理量。
（x，y，z）= （-x，-y，-z） （偶宇称） （x，y，z）= - （-x，-y，-z ） （奇宇称）
6
在电磁和强相互作用情形，孤立体系的宇称不会从偶性变 为奇性或从奇性变为偶性。---宇称守恒。 在弱相互作用中，宇称不守恒。1956年，李政道和杨振宁 提出,1957年吴键雄用衰变的实验加以证实，是近代物理 学史中的一个重大突破。1957年，李、杨获诺奖。 6.原子核的结合能
原子核和基本粒子简介
1 2 3
第5页 共28页
• 比结合能
原子核中每个核子的平均结合能:
比结合能越大， 原子核结合越紧密; 也越稳定。
Eb A
中等质量最大
获得原子能量的 两条途径: (1) 重核裂变 (2) 轻核聚变
质量增大时下降 低质量时有起伏
比结合能图
第6页 共28页
18.2 原子核的衰变和衰变规律
18.2.1 天然放射性现象 天然放射现象 : 某些物质自发地放射出看不见的射线的 现象. 照相底片 1896 年 , 法国科学家 贝克勒尔发现了铀的放 射性现象. 射线
第16页 共28页
18.4 原子核能的利用
重核的裂变:
第17页 共28页
原子弹(atomic bomb)
第18页 共28页
轻核聚变:
太阳能
氢 弹 示 意 图
1967年中国爆炸了第一颗氢弹
第19页 共28页
18.5 基本粒子简介
基本粒子线度小,作用距离短,相应动量的不确定性大,研 究工作只有借助于涉及很高的能量 (GeV)才有可能 . 因而 粒子物理也叫高能物理.
第20页 共28页
第21页 共28页
原子内部结构
第22页 共28页
费米子
第23页 共28页
重子和反重子
介子
第24页 共28页
第25页 共28页
• 基本粒子的相互作用
第26页 共28页
通过磁场或电 场可以将天然放 射线分离开来 , 并 加以鉴别.
+ + + + + + +
放射源 铅盒
第8页 共28页
放射源
第5页 共28页
• 比结合能
原子核中每个核子的平均结合能:
比结合能越大， 原子核结合越紧密; 也越稳定。
Eb A
中等质量最大
获得原子能量的 两条途径: (1) 重核裂变 (2) 轻核聚变
质量增大时下降 低质量时有起伏
比结合能图
第6页 共28页
18.2 原子核的衰变和衰变规律
18.2.1 天然放射性现象 天然放射现象 : 某些物质自发地放射出看不见的射线的 现象. 照相底片 1896 年 , 法国科学家 贝克勒尔发现了铀的放 射性现象. 射线
第16页 共28页
18.4 原子核能的利用
重核的裂变:
第17页 共28页
原子弹(atomic bomb)
第18页 共28页
轻核聚变:
太阳能
氢 弹 示 意 图
1967年中国爆炸了第一颗氢弹
第19页 共28页
18.5 基本粒子简介
基本粒子线度小,作用距离短,相应动量的不确定性大,研 究工作只有借助于涉及很高的能量 (GeV)才有可能 . 因而 粒子物理也叫高能物理.
第20页 共28页
第21页 共28页
原子内部结构
第22页 共28页
费米子
第23页 共28页
重子和反重子
介子
第24页 共28页
第25页 共28页
• 基本粒子的相互作用
第26页 共28页
通过磁场或电 场可以将天然放 射线分离开来 , 并 加以鉴别.
+ + + + + + +
放射源 铅盒
第8页 共28页
放射源
教科版高中物理选择性必修第三册精品课件 第五章原子核与基本粒子 3.核反应 结合能
3.质能方程:爱因斯坦关于质量与能量之间联系的方程称为质能方程,关系
式为E=m·c2。
4.比结合能:原子核的结合能ΔE除以核子数A称为原子核的比结合能,也叫
平均结合能。比结合能是原子核稳定程度的量度。比结合能越大,原子核
越稳定。
5.有人认为质量亏损就是核子的个数变少了,这种认识对不对?
提示:不对。在核反应中质量数守恒,即核子的个数不变,只是核子组成原
4
6
4
6
解析: 2 He 核比 3 Li 核的比结合能更大,所以 2 He 核比 3 Li 核更稳定,故 A 正确;由
4
比结合能曲线可知 2 He 核的比结合能约为 7 MeV,根据结合能等于比结合能乘
4
2
以核子数,可得 2 He 核的结合能为 7×4 MeV=28 MeV,故 B 错误;两个 1 H 核结合
量,D错误。
知识点二
质能方程和核能的计算
【问题引领】
1.质量亏损是不是这部分质量消失了或转变为能量了呢?
提示:不是。物体的质量包括静止质量和运动质量,质量亏损指的是静止质
量的减少,并不是这部分质量消失了或转变为能量。
2.爱因斯坦质能方程中说明质量和能量可以相互转化吗?
提示:不是。爱因斯坦质能方程说明了质量和能量这两个物理量间的对应
道核能与普通能量产生过程的不同。
内
容
索
引
01
自主预习·新知导学
02
合作探究·释疑解惑
03
课 堂 小 结
04
随 堂 练 习
自主预习·新知导学
一、核反应
1.人工转变:用高能粒子轰击原子核制造出新元素及新的放射性同位素的
过程。
2.核反应。
式为E=m·c2。
4.比结合能:原子核的结合能ΔE除以核子数A称为原子核的比结合能,也叫
平均结合能。比结合能是原子核稳定程度的量度。比结合能越大,原子核
越稳定。
5.有人认为质量亏损就是核子的个数变少了,这种认识对不对?
提示:不对。在核反应中质量数守恒,即核子的个数不变,只是核子组成原
4
6
4
6
解析: 2 He 核比 3 Li 核的比结合能更大,所以 2 He 核比 3 Li 核更稳定,故 A 正确;由
4
比结合能曲线可知 2 He 核的比结合能约为 7 MeV,根据结合能等于比结合能乘
4
2
以核子数,可得 2 He 核的结合能为 7×4 MeV=28 MeV,故 B 错误;两个 1 H 核结合
量,D错误。
知识点二
质能方程和核能的计算
【问题引领】
1.质量亏损是不是这部分质量消失了或转变为能量了呢?
提示:不是。物体的质量包括静止质量和运动质量,质量亏损指的是静止质
量的减少,并不是这部分质量消失了或转变为能量。
2.爱因斯坦质能方程中说明质量和能量可以相互转化吗?
提示:不是。爱因斯坦质能方程说明了质量和能量这两个物理量间的对应
道核能与普通能量产生过程的不同。
内
容
索
引
01
自主预习·新知导学
02
合作探究·释疑解惑
03
课 堂 小 结
04
随 堂 练 习
自主预习·新知导学
一、核反应
1.人工转变:用高能粒子轰击原子核制造出新元素及新的放射性同位素的
过程。
2.核反应。
原子核及基本粒子简介PPT课件
负脉冲的平均频率
I
n1 n2
I0
正比于放射性活度 （I0 标准物放射性活度。）
第13页，共18页。
§12.3 放射生物物理学简介
电离辐射可产生多种生物学作用,例:
促使细胞分裂和生长
治疗或导致肿瘤 诱发遗传变异
消灭病虫害和疾病诊断等
一.电离辐射的直接作用和间接作用
直接作用: 损伤生物体内某一特殊的生物结构体(如DNA) 间接作用: 通过内部传递或能量释放引起其它生物结构损伤.
A Z
X
ei Z A1Y
v
例：
V 47
23
ek
4272Ti
v
第9页，共18页。
3. 衰变 衰变是原子核进行能级跃迁时放出的光子流或电磁辐射。
说明
衰变总是伴随着、衰变。
衰变只涉及到原子核各能级间的跃迁，原子核的质量和电荷都不发生变
化。
N
三. 放射性衰变规律
N0
1. 指数衰变率：
设d t 时间内有d N个原子发生衰变，则：
生物机体效应阶段 :产生宏观的生物体效应.
( 数秒 若干年 )
三.辐射生物学效应的特点
不存在阀植剂量
辐射能量高效率
第15页，共18页。
四.放射剂量
照射剂量
X dQ dm
(X单位:伦琴.符号:R)
吸收剂量
D dE (D单位:格雷.符号:Gy)
dm
相对生物效应
RBE
产生一定生物效应的X射线的吸收剂量 产生相同生物效应的其他射线的吸收剂量
氢弹爆炸
二. 原子核的衰变
实验发现，各种放射性元素放出的射线包括三种不同的射线，分 别命名为： 、、 射线。放射出这三种射线的过程称为衰变。
17原子核和基本粒子讲解
核磁子
N
e 2m p
中子的磁矩 n 1.91 N 原子核有磁矩 J gJ N J
核自旋的确定： 1.质子和中子的自旋 I 1
2 2.原子核的质子数和中子数都是偶数时，自旋为零。
3.原子核的质子数和中子数都是奇数时， 自旋为非零整数。
4.原子核的核子数是奇数时，自旋为1/2的奇数倍。
原子核符号
A Z
X
A(质量数) Z N Z 电荷数(质子数,原子序数)
14 7
N
186O
X 与Z相应的元素符号
核素:具有相同质子数Z和相同中子数N的核素。
同位素:具有相同的质子数而中子数不同的核素。
186O 187O 188O
1 1
H
12H
13H
同中子异荷数:具有相同中子数N 、不同质子数Z的核素。
相互作用的统一 弱电统一理论： 弱作用与电磁作用的统一 大统一理论： 强相互作用和弱电作用统一 超大统一理论： 四种相互作用的统一 有待于验证。
三.粒子的分类 正反粒子
两者质量、自旋、平均寿命完全相同。 电荷等值异号，磁矩方向相反。 按自旋分类(1)玻色子,(2)费米子 按参与相互作用的性质分类 1、规范粒子 规范粒子是传递作用力的粒子。
t=0时刻样品中有N0个核， 经过一段时间t后剩下N个
核,在dt时间内有-dN个核发生衰变
dN Ndt 或 dN dt
N
表征衰变快慢的常数（衰变常数）
t=0，N=N0 N N0et
放射性衰变定律
dN
N
dt
t时刻，每单位时间衰变的原子核数与该 时刻原子核总数的比。越大，衰变越快。
二、几种主要的衰变方式
第十六章原子核物理与基本粒子简介ppt课件
四个常见的重要轻核聚变反应
2 1
H
21H23
He
01n
3.25MeV
2 1
H
2 1
H31
H11H
4.0MeV
2 1
H
31H
4 2
He
1 0
n
17.6MeV
2 1
H
3 2
He42
He11H
18.3MeV
以上四个反应的总效果是
说明
621H 242 He 211H 201n 43.15MeV
(1) 1kg 的氘核聚变时，放出的能量是 1 kg 铀裂变时放出能
++
四、强子结构的夸克模型
强子结构夸克模型 (1964年 )
重子 介子
三个夸克组成 夸克和反夸克组成
下夸克 d 上夸克 u 奇夸克 s 粲夸克 c 底夸克 b 顶夸克 t
夸克
质量
电荷 e
自 旋
重 同 同位 子 位 旋分 数旋 量
奇 异 数
超荷
粲底顶 数数数
d 下夸克 0.008 -1/3 u 上夸克 0.004 2/3
独立地在一个静止的平均势场中运动的假设过于简化。 3. 集体模型
在50年代初，丹麦物理学家玻尔等人提出了在考虑单粒子 独立运动的同时，还必须考虑原子核发生转动和振动等集 体运动的新模型 —— 集体模型，或称为综合模型。
16.3 原子核的结合能 裂变和聚变
一、原子核的结合能
1. 原子核质量亏损 原子核质量小于组成核的所有核子静止质量之和，二
时释放出极大能量。
例
235 92
U
吸收一个中子，一个可能的反应过程
235 92
10 原子核予基本粒子
拾、原子核與基本粒子簡介10.1 原子與次原子世界（sub-atomic world ）的研究□ 蛻變（disintegration ，包括放光）□ 散射（scattering ，包括彈性──被散射者能量不改變，或非彈性──被散射者能量改變）能階、磁矩、各種量子數10.2 原子核的蛻變10.2.1 放射性radioactivity1896年Becqerrel 發現。
1900年 law of radioactivityN dtdNλ-=⇒t e N N λ-=0 放射性律所隱含的深意：蛻變是隨機過程（stochastic process ）。
life-time （生命期）: 1/λ；half-life （半生期）:2/121t e λ-= ⇒λλ693.02ln 2/1==t 實驗測量λ：繪N ∆log 與測量時間t 的座標圖。
其斜率即－λ。
2/1t 隨物質的差異性極大：最短的如Po 21284：s 7103-⨯；最長的如Pb 20482：17104.1⨯y 。
鐳：1620 y ；氡：3.82 d ；U 235：91002.1⨯y ；U 238：91052.6⨯y 。
□ 放射性定年法 radioactive dating1. 設地球形成時U 235與U 238一樣多；但現今鈾礦裡，U 235與U 238的豐存度 （abundance ）的比為0.7：99.3。
原因出在兩者的半衰期不同。
設地球年齡為t ，則991002.11052.62352387.03.99⨯-⨯-==tt e e N N ⇒9100.6⨯≈t y. 2. 碳─14定年法C 14的半生期為5730 y 。
生物中的C 14都來自環境──植物因光合作用獲取，動物因吃植物或其它動物獲取。
環境中的C 14則來自宇宙射線對大氣分子的碰撞。
設大氣中的C 14的比率是固定的，則當生物死後，其體內C 14的含量必因放射性而逐年減少。
從C 14的含量比率，可決定該物的年代。
大学物理学习指导第12章原子核及基本粒子简介
⼤学物理学习指导第12章原⼦核及基本粒⼦简介第12章原⼦核及基本粒⼦简介12.1 内容提要（⼀）原⼦核的组成及其基本性质 1.原⼦核的组成原⼦核是由质⼦、中⼦构成的。
质⼦带正电荷，中⼦不带电，质⼦和中⼦统称核⼦。
与核的质量最接近的整数称为原⼦核的质量数，原⼦核的质量数等于质⼦数与中⼦数之和。
⼀般⽤符号X AZ 表⽰原⼦核，其中X 为元素符号，Z 为质⼦数。
同位素是指质⼦数相同但中⼦数不同的同⼀元素的不同原⼦核。
2.原⼦核的半径与质量数的关系310A R R = （12.1）式中R 0为常数，数值为1.2～1.5×10—14m 。
3.原⼦核的⾃旋动量矩π2)1(hI I P I += （12.2）式中I 表征核⾃旋动量矩的量⼦数，可取0，1/2，1，3/2…等。
4.质⼦、中⼦的磁矩常⽤核磁⼦µp 表⽰，即227pp m A 1005.5π4??==-m ehµ 质⼦的磁矩为2.79µp ，中⼦的磁矩为－1.91µp ，负号表⽰中⼦的⾃旋动量矩与磁矩的⽅向相反。
5.质量亏损；原⼦核内各核⼦⾃由存在时的质量与原⼦核的质量的差值。
若⼲个质⼦和中⼦结合成核时，必有能量放出，可表⽰为2n p ])([c m m Z A Zm E A --+=? （12.3）式中m p 、m n 、m A 分别为质⼦、中⼦和原⼦核的质量。
（⼆）原⼦核的放射性衰变 1.定义某些元素的原⼦核能⾃发的放出⼀些粒⼦⽽转变为⼀种新的原⼦核的过程叫做衰变。
这些元素叫做放射性元素，有天然放射性元素和⼈⼯放射性元素两种。
放射性元素衰变后放出的射线有三种：α、β和γ射线。
α衰变Q AZ24-A 2-Z（12.4）式中Q 表⽰核衰变过程所释放出的能量，即衰变能。
α衰变放出的射线实际上是⾼速的氦原⼦核流。
β衰变 Q e A AZ+++→+νY X 0001-1Z （12.5）Q e A A Z +++→+-νY X 00011Z （12.6）β衰变放出的射线是⾼速的电⼦流或正电⼦流，同时还可放出中微⼦vγ衰变：γ衰变是⼀种核释放光⼦的衰变，⼀般伴随着前两种衰变⽽产⽣，它不引起核结构的变化。
教科版高中物理选择性必修第三册精品课件 第5章 原子核与基本粒子 本章整合
【例4】 (2023山东青岛高二期中)安全生活离不开安检,地铁站、火车站
和飞机场,都有安检的存在。安检机的工作原理与医院里面用的CT成像原
理很相似。当行李箱通过安检机的时候,会在显示屏上显示出不同物体的
轮廓,然后再根据颜色的不同,就能进一步判断物体大概属于哪一类。
安检门主要用来检测人身上是否携带了金属类管制利器,它本质上是一种
(2)意义:反映放射性元素衰变的快慢。
(3)影响因素:由核内部自身的因素所决定,与原子所处的物理状态或化学
状态无关。
30
【例 1】 (2023 山东泰安高二期中)一个静止的放射性同位素的原子核 15 P
30
234
234
衰变为 14 Si,另一个静止的天然放射性元素的原子核 90 Th 衰变为 91 Pa,在
应为内切圆。由衰变过程动量守恒可知,运动半径
r=
=
30
,可得粒子运动
234
半径与所带电荷量成反比,而正电子和电子的电荷量比 14 Si 和 91 Pa 的电荷
30
234
量小,则正电子和电子的运动半径比 14 Si 和 91 Pa 的运动半径都大,故轨迹
234
30
1、2、3、4 对应的粒子依次是 91 Pa、电子、正电子、14 Si,故 A、B、C 错
解析
30
15
30
30
P 衰变为 14 Si 时放出正电子,由衰变过程动量守恒知,正电子与 14 Si
的速度方向相反,而电性相同,则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反,两个粒
子的轨迹应为外切圆;234
90 Th
234
衰变为 91
234
Pa 时放出电子,电子与 91 Pa 的速度
和飞机场,都有安检的存在。安检机的工作原理与医院里面用的CT成像原
理很相似。当行李箱通过安检机的时候,会在显示屏上显示出不同物体的
轮廓,然后再根据颜色的不同,就能进一步判断物体大概属于哪一类。
安检门主要用来检测人身上是否携带了金属类管制利器,它本质上是一种
(2)意义:反映放射性元素衰变的快慢。
(3)影响因素:由核内部自身的因素所决定,与原子所处的物理状态或化学
状态无关。
30
【例 1】 (2023 山东泰安高二期中)一个静止的放射性同位素的原子核 15 P
30
234
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衰变为 14 Si,另一个静止的天然放射性元素的原子核 90 Th 衰变为 91 Pa,在
应为内切圆。由衰变过程动量守恒可知,运动半径
r=
=
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,可得粒子运动
234
半径与所带电荷量成反比,而正电子和电子的电荷量比 14 Si 和 91 Pa 的电荷
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量小,则正电子和电子的运动半径比 14 Si 和 91 Pa 的运动半径都大,故轨迹
234
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1、2、3、4 对应的粒子依次是 91 Pa、电子、正电子、14 Si,故 A、B、C 错
解析
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15
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P 衰变为 14 Si 时放出正电子,由衰变过程动量守恒知,正电子与 14 Si
的速度方向相反,而电性相同,则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反,两个粒
子的轨迹应为外切圆;234
90 Th
234
衰变为 91
234
Pa 时放出电子,电子与 91 Pa 的速度