原子核物理-第二章
原子物理 第二章
第二章 原子的能级和辐射一、学习要点：1.氢原子光谱：线状谱、可分为若干线系，常见五个线系（记住名称、顺序）。
广义巴尔末公式)11(~22nm R -=ν、光谱项()2nR n T =、并合原则：)()(~n T m T -=ν 2.玻尔氢原子理论：(1)玻尔三条基本假设的实验基础和内容（记熟）实验基础：⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧氢原子光谱爱因斯坦光量子光电效应普朗克能量子黑体辐射-- 三条假设：⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧=-=ππνϕϕ2h n P 2h P 3E E h E E 2......E E 1j i ij j i 21的整数倍，即等于—电子的角动量—能轨道下列条件的轨道才是可，只有满足电子在绕原子核运动中、角动量量子化条件：系：射，其频率满足如下关子形式发射单色辐的另一定态时，才以光具有较低能量的定态跃迁到子从具有较高能量、频率条件：只有当原会发生辐射。
电子虽有加速度，也不，相对应，在这些定态下、这些定态各与一定能量定状态，存在一系列不连续的稳、定态假设：原子只能(2)圆轨道理论（会推导）：氢原子中假设原子核静止，电子绕核作匀速率圆周运动02200202220A 529,04,Z Z 4≈===e m a n a n e m r e e n πεπε;13714,Z Z 40202≈===c e n c n c e n πεααπευ； ()n hcT n hc R n e m E e n -=-=-=∞22224220Z 2Z )41( πε，n ＝１.2.3……(3)实验验证：（a ）氢原子五个线系的形成)11(Z ~,)4(222232042n m R c h e m R e -==∞∞νπεπ (会推导）非量子化轨道跃迁 )(212n E E mv h -+=∞ν （b ）夫－赫实验：装置、.结果及分析；原子的电离电势、激发电势3.类氢离子（+++Li ,He ,正电子偶素.-μ原子等）(1) He +光谱:毕克林系的发现、波数公式、与氢原子巴耳末系的异同等(2)理论处理（会推导）：计及原子核的运动，电子和原子核绕共同质心作匀速率圆周运动ee m M m M +⋅=μ, 正负电荷中心之距Z e n r n 22204μπε =. 能量2242202Z )41(n e En μπε-=，里德伯常数变化M m R R e A +=∞11重氢（氘）的发现4.椭圆轨道理论索末菲量子化条件,q q pdq n h n =⎰ 为整数 a n n b n em a n e m E n p e n ϕϕϕπεπε==-==,Z 4,2Z )41(,2220224220 ，n n n ,,3,2,1;,3,2,1 ==ϕn 一定，n E 一定，长半轴一定，有n 个短半轴，有n 个椭圆轨道（状态），即nE 为n 度简并。
原子物理课件cap2
黑体辐射
困难。然而，历史很快作出了判断，1922年，
爱因斯坦因光电效应获诺贝尔物理奖。
光电效应
光 谱
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（一）光谱 • 光谱是电磁辐射（不论在可见区或在可见区外）的波 长成分和强度分布的记录；有时只是波长成分的记录。 • 光谱是研究原子结构的重要途径之一。 （二）光谱仪 光谱仪：能将混合光按不同波长成分展开成光谱的仪 器。 光谱仪的组成：光源、分光器、记录仪，若装有照相 设备，则称为摄谱仪。
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第二章：原子的量子态：玻尔模型
第一节：背景知识 例如,用光强为 1 / m 2 的光照到钠金属表 面,根据经典理论的推算,至少要 107 秒（约 合120多天）的时间来积聚能量,才会有光电 子产生；事实上,只要ν >ν 0 ,就立即有光电 子产生,可见理论与实验产生了严重的偏离. 此外，按照经典理论，决定电子能量的是光 强,而不是频率.但实验事实却是：
光电效应
光 谱
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第二章：原子的量子态：玻尔模型
第一节：背景知识 早在1887年,德国物理学家赫兹第一个观察 到用紫光照射的尖端放电特别容易发生，这实 际上是光电效应导致的.由于当时还没有电子 的概念,所以对其机制不是很清楚. 直到1897年汤姆逊发现了电子.人们才注意 到一定频率的光照射在金属表面上时,有大量 电子从表面逸出，人们称之为光电效应。光 电效应呈现出以下特点： 1．对一定金属有一个临界频率v0 ,当ν <ν 时,无论光强多大,无电子产生；
黑体辐射实验
前者导致了相对论的诞生后，后者导致了量 子论的诞生。
卢希庭原子核物理课后习题答案
1.1、实验测得某元素的特征Kα线的能量为7.88KEV，试求该元素的原子序数Z 解：由√ν=AZ-B E=Hν,其中E=7.88KEV,
1EV=1.602176462×10−19J ν=E/H=1.9×1018s−1
代入公式得Z≈29
1.2 用均匀磁场质谱仪，测量某一单电荷正离子，先在电势差为1000V的电场中加速。然后
5
B(197Au) = 79 × 7.289 + (197 − 79) × 8.071 − (−31.157) = 1559.366 MeV ϵ(197Au) = 7.916 MeV B(252Cf ) = 98 × 7.289 + (252 − 98) × 8.071 − 76.027 = 1881.219 MeV ϵ(252Cf ) = 7.465 MeV
解：设该古代人是t年前死亡的，由此可得：
N1 ·e−λt N2
= 0.8 ×
N1 N2
又λ = ln 2/T1/2
可得：t
=
− ln 0.8×T1/2
ln 2
则：t=1844.6a
2.10 已知人体的C含量为18.25%，问体重为63Kg的人体相当于活度为多少贝可勒尔和
微居里的放射源。
解：A
=
λN
=
值6.98 × 10−14(±7%)，试问该长毛象已死了多少年？若用放射性法测量，达到与上法相同
精度(±7%)，至少要测量多长时间？
解 ： 设 大 气 中14C 原 子 数 为N10，12C 原 子 数 为N20， 长 毛 象 肌 肉 样 品 中14C 原 子 数
为N1，12C 原子数为N2。
∴ = N10·e−λt
原子物理学第2章
目
CONTENCT
录
• 原子结构 • 原子光谱 • 原子力与分子结构 • 原子核物理 • 放射性与核辐射
01
原子结构
原子核与电子
原子核位于原子的中心，由质子和中子组成，具有 正电荷。
电子围绕原子核运动，具有负电荷，与原子核的电 荷数相等但电性相反。
原子核的质量约占整个原子质量的99.96%，但体积仅 占原子体积的极小部分。
衰变过程中，原子核会释放出放射性射线，如α 射线、β射线和γ射线等。
3
衰变过程中，原子核的质子数和中子数会发生变 化，从而转变为另一种元素。
原子核的裂变与聚变
原子核的裂变是指一个重原子核分裂成两个或多 个较轻的原子核，同时释放出大量的能量。
聚变是指轻元素原子核融合成重元素原子核线是原子能级跃 迁产生的谱线，具有特 定的波长和强度，可用 于光谱分析和原子识别 。
共振线是当激发能级与 辐射能级接近时，由于 共振效应而产生的强辐 射线。
带光谱
95% 85% 75% 50% 45%
0 10 20 30 40 5
带光谱是由多个线光谱的叠加而成的连续光谱带，其 特征是具有明显的边缘和中心波长。
金属键
总结词
金属键是一种化学键，存在于金属原子之间，通过自由电子的相互作用而形成。
详细描述
金属键的特点是具有方向性和饱和性，对金属材料的机械性质和导电性等物理 性质有重要影响。金属键的形成是由于金属原子失去部分外层电子后形成的正 离子与其它金属原子的外层电子之间的相互作用。
04
原子核物理
原子核的结构
裂变过程中，中子起到关键作用，因为它们可以 轰击重原子核并引发裂变反应。
太阳和其他恒星通过聚变反应释放出巨大的能量 。
原子核物理课件第二章(杨福家版)
第2章 核力与核结构
• （3）幻数核的最后一个核子的结合能比幻数大1的最后一 个核子的结合能大得多。 • 如16O的最后一个中子的结合能为15.7MeV，而17O的最后 一个中子的结合能为4.2MeV，可见幻数核结合紧密。 • （4）中子数为50，82和126的原子核俘获中子的几率比 邻近的核素要小得多，说明幻数核不易再结合一个中子。 • （5）幻数核的第一激发态能量约为2MeV，比邻近核素 要大得多。
第2章 核力与核结构
• 2.幻数存在的实验根据 • （1）核素丰度 • 核素丰度是指核素在自然界中的含量，和邻近核 素相比，丰度的大小是核素稳定的一种标志。 • 偶数Z（Z>32）的稳定核素中，核素丰度一般都 不大可能超过50%，但是 38 Sr 的丰度为82.56%，
138 56 140 Ba 的丰度为71.66%， 58 Ce 的丰度为88.48%，
第2章 核力与核结构
• 利用理论计算，对于奇质子核的单粒子壳模型的 电四极矩为：
2 j −1 2 Q=− 〈r 〉 2( j + 1)
• 奇中子也会产生电四极矩，因为中子影响质子的 分布。
第2章 核力与核结构
• 习题： • 1.根据壳层模型决定下列一些核的基态自旋和宇
3 称： 2
He Li
7 3
第2章 核力与核结构
• （1）若最后两个奇核子的自旋和轨道角动量都是 平行的，即 • • • jn=ln+1/2 jn=ln-1/2 jp=lp+1/2 jp=lp-1/2
• 或者反平行，即 • 核的自旋大多数情况下是： I=jn+jp
第2章 核力与核结构
• （2）若最后两个核子中的一个核子自旋与轨道角 动量是平行的，另一个核子的自旋和轨道角动量 是反平行的，则核的自旋 •
2原子物理第二章-沈光先
第二章 原子的能级和辐射 二、新的规律-量子化 氢原子光谱的经验公式： 两边同乘 hc ：
RH RH v 2 2 m n
物 理 含 义
hcRH hcRH hcv 2 2 m n
左边：为每次发射光子的能量；
右边：也必为能量，应该是原子在辐射 前后的能量之差
h E2 E1
Rhc En 2 n
减少的能量以光子的形式辐射，
1 Rhc 2 h meV 2 2 n
频率连续分布,在线系限的短波方向。
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第二章 原子的能级和辐射
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第二章 原子的能级和辐射
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第二章 原子的能级和辐射
1 1 v RH 2 2 n m
并合原则：
v T (m) T (n)
每一谱线的波数差都可表达为二光谱项之差
令：
RH T ( m) 2 m
RH T ( n) 2 n
光谱项
这些经验公式是否反映了原子内部结构的规律性？？
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第二章 原子的能级和辐射
原子的能量仍采用负值， 则原子能量的一般表示：
RH hc Em m2
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第二章 原子的能级和辐射 玻尔基本假设(1913年) (1) 定态（stationary state）假设
电子只能在一系列分立的轨道上绕核运动，且不辐射电 磁波，能量稳定。
电子轨道和能量分立
1 Ze2 En 2 4π 0 rn
原子物理第二章1
3. 同一个n值下 nr， n 可能的取值
n =1，2，3，…，n
nr =n-1,n-2,n-3, …，0
对一个n 值，有n个可能的 n nr 值，也就是有
n n个轨迹，其中 n= , nr =0 对应与圆轨道。
2. 能量与简并
a
E
1
•
(r 2
r2
2)
1
2 2
4
e4Z 2
0 2 h3c
1
n12
1 n22
RA
2
4
2 e4
0 2 h3c
2 2e4 Z 2
4 0 2 h3c
1 1 m
当 M 时有
M
R
2 2e4Z 2
4 0 2 h3c
RA
R
1 1 m
M
结论： 各种原子的里德伯常数是不同的，是随着原 子核的质量M而改变的。
较准确的 R ： R 10973731 m1
~
RHe (
1 22
1 k2
)
k n 5 ,3, 7 ,4, 9 即，k为半整数
22 2 2
２．玻尔理论的解释
v~
z
2
RHe
1 n12
1 n22
4RHe
1 n12
1 n22
设，n1＝４，则，n2＝５,６,７，…
有
v~
4RHe
1 42
1
n2 22
令n=n2/2,则
v~
RHe
1 22
n
1 2 2
质量
m m0
1
v2 c2
动能 ：
T m0c2[
1
高中物理第2章原子结构章末整合课件鲁科版选修
2023
PART 03
原子光谱与能级
REPORTING
原子光谱的分类
发射光谱
原子释放出特定频率的光，形成 的光谱。根据光谱线的特征，可 以推断出原子的种类和状态。
吸收光谱
原子吸收特定频率的光，形成的 光谱。在吸收光谱中，某些特定 频率的光被吸收，形成暗线或暗 带。
能级与跃迁
能级
原子中的电子在不同的状态或轨道上 运动，这些状态或轨道具有不同的能 量值，称为能级。能级的大小取决于 电子的能量。
REPORTING
原子结构实验方法
01
02
03
粒子散射实验
通过观察粒子在金属箔中 的散射情况，研究原子内 部结构。
原子光谱实验
通过观察不同元素发出的 光谱，分析原子能级结构 。
核磁共振实验
利用磁场和射频波，研究 原子核的自旋和磁矩。
原子结构测量技术
原子能谱测量
通过测量原子发射或吸收 的能量，推算原子能级结 构。
原子核的密度极高，约为10^17 kg/m³，远大于其周围电子云的密度 。
原子核的半径约为其所在元素原子半 径的1/10，而其质量约为其所在元素 原子质量的99.95%。
放射性元素的性质
放射性元素能够自发地放出射线 ，包括α射线、β射线和γ射线等
。
放射性元素的半衰期是指其原子 核数量减少到原来的一半所需的 时间，是放射性元素的重要特征
分子的性质与变化规律
分子的性质
分子的性质主要取决于其组成原子的性质和成键方式。例如 ，分子的稳定性、熔沸点、颜色等都与其成键方式有关。
分子的变化规律
在一定的条件下，分子会发生化学变化，形成新的物质。这 些变化规律是化学反应的基础，也是我们认识物质、改造物 质的基础。
最新2019-原子物理第2章-PPT课件
连续谱：固体的高温辐射。
黑体辐射 光电效应 光谱
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第二章：原子的能级与辐射：玻尔理论
第一节：原子光谱
带光谱：波长在各区域内连续变化，此为分 子光谱；
黑体辐射 光电效应 光谱
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第二章：原子的能级与辐射：玻尔理论
第一节：原子光谱
线光谱：波长不连续变化，此种为原子光谱； 黑体辐射
RHeZ2RH
~Z2RH(n112
1 n22
)
~HeRH(n1122n2122)
上式中n1取4，n2取5、6、7、….就与毕克林系规律相同
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第二章：原子的能级与辐射：玻尔理论
第四节：类氢离子光谱
尽管上述结果与观察结果非常一致，但还有一个明显 的差别：类氢离子光谱与氢光谱并不完全重合。
22me4 RH (4 0)2h3c
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玻尔假设 电子的运 动 氢光谱的 解释
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第二章：原子的能级与辐射：玻尔理论
第三节：玻尔模型
从理论上导出里德伯常数：
RH
22me4 (4 0)2h3c
h 6.626201034 J .s e 1.602191019 C m 9.109561031 k g
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第二章：原子的能级与辐射：玻尔理论
第一节：原子光谱
光谱的分类：不同的光源有不同的光谱，发出 机制也不尽相同，根据波长的变化情况，大致 可分为三类：
连续谱、带光谱、线光谱
黑体辐射 光电效应 光谱
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第二章：原子的能级与辐射：玻尔理论
原子物理第二章
到了十九世纪末期，物理学晴朗的天空出现了几朵 令人不安的“乌云”，在物理学中出现了一系列令人 费解的实验现象。物理学遇到了严重的困难，其中两 朵最黑的云分别是： 麦克尔逊--莫雷实验 和 黑体辐射实验
前者导致了相对论的诞生，后者导致了量子论的诞 生。
1. 黑体辐射
黑体辐射的实验规律：
热辐射是物体的一种电磁辐射现象，所有物体都能发 射热辐射，例 如炽热物体的发光就是一种热辐射现象。 物体不仅有热辐射现象，对光也会有吸收现象。通 常用吸收系数(λ, T )来表示物体的吸收本领。它定义 为物体在温度T 时，有波长为λ的光入射，被物体吸收 的该波长的光能量与入射的该波长的光能量之比。 如果 (λ，T )=1，我们就称这种物体叫黑体.黑体 能够吸收射到它表面的全部电磁辐射。
例如,用光强为 1 / m 2 的光照到钠金属表面,根据经 典理论的推算,至少要 107秒（约合120多天）的时间来 积聚能量,才会有光电子产生；事实上,只要ν>ν0 ,就 立即有光电子产生,可见理论与实验产生了严重的偏离. 此外，按照经典理论，决定电子能量的是光强,而不是 频率.但实验事实却是：
（2）光谱的观测
光谱分析是研究原子内部结构重要手段之一,牛顿早在 1704年说过，若要了解物质内部情况,只要看其光谱就可以 了.光谱是用光谱仪测量的,光谱仪的种类繁多,基本结构几 乎相同,大致由光源、分光器和记录仪组成.上图是棱镜光谱 仪的原理图.
（3）光谱的分类:
不同的光源有不同的光谱，发出机制也不尽相同， 根据波长的变化情况，大致可分为三类： 线光谱：波长不连续变化，此种为原子光谱； 带光谱：波长在各区域内连续变化，此为分子 光谱； 连续谱：固体的高温辐射。
hv En En
3.角动量量子化假设： 电子处于定态时,角动量量子化的,即：
原子核物理-第二章
2.1 核力
• 自旋-轨道耦合力成分
– 在高能核子-核子散射实验中发现经过散射后，出 射中子部分极化 – 如果出射核子的自旋取向不是完全杂乱无章，而是 自旋向上和自旋向下的数目不相等了；如果全部向 上或向下则称完全极化，否则为部分极化 – 非中心力导致极化，但若仅非中心力作用则无法得 到与实验相符的结果，引入自旋-轨道耦合力则可 获得合理的解释；自旋单态不存在自旋-轨道耦合 力，自旋轨道耦合力只存在于三重态中
2.4 壳层模型的应用和改进
• 奇奇核的角动量耦合法则
– 当两个奇核子的自旋与轨道角动量都是平行时
2.4 壳层模型的应用和改进
• 奇奇核的角动量耦合法则
– 如果最后两个奇核子中的一个核子与轨道角动量平 行，另一个是反平行
2.4 壳层模型的应用和改进
• 奇奇核宇称等于最后两个奇核子所处状态的宇 称之积 • 当满壳层加减一个核子的核的激发态，通常是 单粒子性质，如17O
质子与中子是同位旋相同，但同位旋第三 分量不同的两种状态
2.1 核力
• 核力的电荷无关性与同位旋
– 对于两核子体系，总同位旋是两个核子同位旋的矢 量和 – 对于核子数A相同，自旋和宇称Iπ也相同，而且同 位旋量子数T也相同，只是T3不同的各个态称为同 位旋多重态 – T=1（1,0,-1）代表同位旋三重态 – T=1/2（1/2,-1/2）代表双重态 – T=0代表同位旋单态
2.1 核力
• 日本物理学家汤川秀树把核力与电磁力类比提出了核 力的介子理论，认为核子间通过交换介子而发生作 用，并预测出介子的静止质量约为电子的200倍 • 实验上首先探测到质量满足上述要求的媒介粒子为μ 子，其质量约为电子质量的207倍，但随后的研究发 现它与核子的作用极弱 • 1947年泡威尔找到了汤川所预言的π介子，他分别有 带正负电荷及不带电的三种粒子，质量为电子质量的 273.3倍
第2讲 原子核物理
知识梳理 栏目索引
知识梳理 栏目索引
解析 175N 11 H 162 C 42 He是原子核的人工转变方程,A错误; 11 H 12 H 32 He
+γ是核聚变方程, 92238U
234 90
Th 42
He是α衰变方程,B、C均错误; 42 He 1237
Al
1350P 10 n是原子核的人工转变方程,D正确。
深化拓展 栏目索引
3.核反应中释放的核能的计算 (1)根据爱因斯坦质能方程,用核子结合成原子核时质量亏损(Δm)乘以 真空中光速的平方,即 ΔE=Δmc2。 (2)根据1原子质量单位(1 u)相当于931.5 MeV,用核子结合成原子核时质 量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV,即 ΔE=Δm×931.5 MeV。
B. 92238 U 92034 Th 42He
C .12H 13 H 42He 10n
D .92034Th 92134Pa 01e
(B)
解析 A项属于原子核的人工转变,B项属于α衰变,C项属于聚变反应, D项属于β衰变。
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1-2 (2015北京理综,17,6分)实验观察到,静止在匀强磁场中A点的原子 核发生β衰变,衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动,运动 方向和轨迹示意如图。则 ( D ) A.轨迹1是电子的,磁场方向垂直纸面向外 B.轨迹2是电子的,磁场方向垂直纸面向外 C.轨迹1是新核的,磁场方向垂直纸面向里 D.轨迹2是新核的,磁场方向垂直纸面向里
深化拓展 栏目索引
深化拓展
考点一 原子核衰变及其规律
1.三种射线的本质和特性
带电性 电离能力 穿透能力 构成
速度
α射线
正
原子核物理第二章
m1 v10
v1
讨论 若 则
1.1
m2 v20
v2
概
述
m1v10 m2v20 m1v1 m2v2
1 1 1 1 m1v10 2 m2v20 2 m1v12 m2v2 2 2 2 2 2
v20 0 ，m1 m2 v1 v10 v2 2v10
1 2 E 2 m2 v 2 2 1 m2 ( 2v10 ) 2 2 2 2m2 v10
, p, d , T , f
Fast electrons
e
X-rays and rays
1.1
概
述
带电粒子与物质相互作用的分类 （1）强相互作用（核反应）（涉及到核力作用 范畴，要求入射带电粒子能量高） （2）电磁相互作用 （3）弱相互作用 带电粒子与物质的相互作用（电磁相互作用） 库仑力 带电粒子 碰撞 物质 非弹性碰撞 弹性 原子核
S S ion S rad
dE dE dx ion dx rad
1.2 重带电粒子与物质的相互作用
对重带电粒子，辐射能量损失率相对小的 多，因此重带电粒子的能量损失率就约等于 其电离能量损失率。 dE S S ion dx ion 2) Bethe 公式(Bethe formula) Bethe公式是描写电离能量损失率Sion 与带电粒子速度v、电荷Z等关系的经典公 式。
.关键词 带电粒子与物质的作用方式 电离 激发
轫致辐射 能量损失率
阻止本领
1.1
概
述
1.1
概
述
1、什么是射线？
射线，指的是如X射线、射线、射 线、射线等，本质都是辐射粒子。
原子核物理知识点归纳
原子核物理重点知识点第一章 原子核的基本性质1、对核素、同位素、同位素丰度、同量异位素、同质异能素、镜像核等概念的理解。
（P2）核素：核内具有一定质子数和中子数以及特定能态的一种原子核或原子。
（P2）同位素：具有相同质子数、不同质量数的核素所对应的原子。
（P2）同位素丰度：某元素中各同位素天然含量的原子数百分比。
（P83）同质异能素：原子核的激发态寿命相当短暂，但一些激发态寿命较长，一般把寿命长于0.1s 激发态的核素称为同质异能素。
（P75）镜像核：质量数、核自旋、宇称均相等，而质子数和中子数互为相反的两个核。
2、影响原子核稳定性的因素有哪些。
（P3~5）核内质子数和中子数之间的比例；质子数和中子数的奇偶性。
3、关于原子核半径的计算及单核子体积。
（P6）R =r 0A 1/3 fm r 0=1.20 fm 电荷半径：R =（1.20±0.30）A 1/3 fm 核力半径：R =（1.40±0.10）A 1/3 fm 通常 核力半径＞电荷半径单核子体积：A r R V 3033434ππ==4、核力的特点。
（P14）1.核力是短程强相互作用力；2.核力与核子电荷数无关；3.核力具有饱和性；4.核力在极短程内具有排斥芯；5.核力还与自旋有关。
5、关于原子核结合能、比结合能物理意义的理解。
（P8）结合能：),()1,0()()1,1(),(),(2A Z Z Z A Z c A Z m A ZB ∆-∆-+∆=∆= 表明核子结合成原子核时会释放的能量。
比结合能（平均结合能）：A A Z B A Z /),(),(=ε原子核拆散成自由核子时外界对每个核子所做的最小平均功，或者核子结合成原子核时平均每一个核子所释放的能量。
6、关于库仑势垒的理解和计算。
（P17）1.r>R ,核力为0，仅库仑斥力，入射粒子对于靶核势能V (r )，r →∞，V (r ) →0，粒子靠近靶核，r →R ，V (r )上升，靠近靶核边缘V (r )max ，势能曲线呈双曲线形，在靶核外围隆起，称为库仑势垒。
原子核物理及辐射探测学 1-4章答案
第一章 习题答案1-1 当电子的速度为18105.2-⨯ms 时，它的动能和总能量各为多少？答：总能量 ()MeV ....c v c m mc E e 924003521511012222=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-==；动能 ()MeV c v c m T e 413.011122=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--= 1-2.将α粒子的速度加速至光速的0.95时，α粒子的质量为多少？答：α粒子的静止质量()()()u M m M m e 0026.44940.9314,244,224,20=∆+=≈-= α粒子的质量 g u m m 2322010128.28186.1295.010026.41-⨯==-=-=βα1-4 kg 1的水从C 00升高到C 0100，质量增加了多少？答：kg 1的水从C 00升高到C 0100需做功为J t cm E 510184.41001184.4⨯=⨯⨯=∆=∆。
()kg c E m 1228521065.4100.310184.4-⨯=⨯⨯=∆=∆ 1-5 已知：()();054325239;050786238239238u .U M u .U M ==()()u .U M ;u .U M 045582236043944235236235==试计算U-239,U-236最后一个中子的结合能。
答：最后一个中子的结合能()()()[]MeV .uc .c ,M m ,M ,B n n 774845126023992238922399222==⋅-+=()()()[]MeV .uc .c ,M m ,M ,B n n 54556007027023692235922369222==⋅-+= 也可用书中的质量剩余()A ,Z ∆：()()()()MeV ....,n ,,B n 806457250071830747239922389223992=-+=∆-∆+∆= ()()()()MeV ....,n ,,B n 545644242071891640236922359223692=-+=∆-∆+∆=其差别是由于数据的新旧和给出的精度不同而引起的。
原子核物理学02
β衰变
210 83
Bi
210 84
0 Po + -1 e （电子）
β衰变的位移定则:子核在元素 周期表中的位置右移1格。
γ衰变
60 27
Co *
60 27
Co +
高能短波电磁辐射（即电子波）
2/102
在磁场中偏转特性
天然放射线主要有三种：α，β和γ射线: 射线的穿透力 1．α射线是高速运动的氦原子核（又称α粒子）组成的。所以，它 在磁场中的偏转方向与正离子流的偏转相同。它的电离作用大， 贯穿本领小，一张纸挡住。 2．β射线是高速运动的电子流，它的电离作用较小，贯穿本领较 大，3mm厚铝挡住。 3．γ射线是波长很短的电磁波。它的电离作用小，贯穿本领大， 20cm铅，1m混凝土减弱到万分之一。 3/102
200 78
Pt Au 200Hg (稳定) 80
15/102
定义：平均寿命 放射性原子核平均生存的时间。 在tt+dt时间内，发生衰变的原子核数目为： –dN＝N(t)dt
它们的寿命是t，总寿命是： (–dN) t ＝tN(t)dt 如果t=0时有原子核N(0)个，它们的平均寿命就为：
1 1 t tN (t )dt te dt N (0) 0 0
,5.01d
一．两次连续衰变规律 二．多次连续衰变规律
19/102
一．两次连续衰变规律
母体衰变成子体，子体衰变成稳定核。如
90 38 90 Sr Y 40 Zr (稳定) 90 39
, 28.1a
, 64h
设两次连续衰变的一般表达式，
A 1 B 2 C (稳定)