原子核物理基础1教材共83页文档
原子核物理学的基础
原子核物理学的基础原子核物理学是研究原子核结构、性质和相互作用的学科。
它是现代物理学的重要分支之一，对于我们理解宇宙的本质和发展具有重要意义。
本文将介绍原子核物理学的基础知识，包括原子核的组成、结构和相互作用等方面。
一、原子核的组成原子核是原子的核心部分，由质子和中子组成。
质子带正电荷，中子不带电荷。
质子和中子统称为核子。
原子核的质量主要由质子和中子的质量决定，而原子核的电荷则由其中的质子数决定。
原子核的质量数A等于质子数Z与中子数N之和，即A=Z+N。
二、原子核的结构原子核的结构是由质子和中子的排列组合决定的。
根据泡利不相容原理，每个能级上的核子数目不能超过2。
原子核中的质子和中子分别占据不同的能级，形成壳层结构。
原子核的能级结构类似于原子的电子能级结构，但由于核力的特殊性质，原子核的能级间隔比电子能级间隔大得多。
三、原子核的相互作用原子核内部的相互作用主要包括核力和库伦排斥力。
核力是一种强相互作用力，只作用于极短距离内的核子之间，具有很强的束缚能力。
核力的作用使得原子核能够稳定存在。
库伦排斥力是由于质子之间的电荷相互作用而产生的，它试图将质子推开，使原子核发生解体。
因此，原子核的稳定性取决于核子数目的比例和核力与库伦排斥力之间的平衡。
四、原子核的衰变原子核的衰变是指原子核自发地转变为另一种核的过程。
原子核衰变可以分为放射性衰变和非放射性衰变两种。
放射性衰变是指原子核放出粒子或电磁辐射的过程，如α衰变、β衰变和γ衰变等。
非放射性衰变是指原子核通过核反应转变为另一种核的过程，如核裂变和核聚变等。
五、原子核的能量原子核的能量主要包括结合能和激发能。
结合能是指原子核中的核子通过核力相互作用而形成的能量。
结合能越大，原子核越稳定。
激发能是指原子核在高能级上的能量，当原子核从高能级跃迁到低能级时会释放出能量。
六、原子核的研究方法原子核的研究方法主要包括粒子加速器和核探测器。
粒子加速器可以将粒子加速到高能量，使其与原子核发生碰撞，从而研究原子核的性质和相互作用。
《核物理基础知识》课件
3
核安全保障的国际合作
国际社会通过国际组织和法律法规来促进核安全保障的国际合作。
4
核安全保障的重要性
核安全保障对防止核事故和核武器扩散具有重要意义。
核武器与核不扩散
核武器的概念及种类
核武器是指利用核能释放的巨大能量进行杀伤 和破坏的武器，包括原子弹和氢弹等。
核不扩散问题的背景
核不扩散问题是指阻止更多国家拥有核武器， 以维护全球核安全的问题。
3 核子的结合能
核子的结合能指的是原子核内核子相互结合 所释放的能量。
4 核能的转化
核能可以通过核反应或核衰变转化为其他形 式的能量。
核裂变与核聚变
1
核裂变的定义及特点
核裂变是指重核被撞击或吸收中子后分
核裂变的过程
2
裂为两个或更多的轻核的过程。
核裂变过程涉及核反应，一般会释放出
巨大的能量。
3
核聚变的定义及特点
放射性衰变的特点
放射性衰变是指放射性核素在一定时间内衰变 为其他元素的过程，释放出辐射。
放射性的应用
放射性元素在医学、能源和科学研究等领域有 广泛的应用。
核反应堆与核能的利用
核反应堆的结 构和原理
核反应堆是一个能够 维持核链式反应的装 置，可以通过核裂变 产生大量热能。
核能的利用
核能可以被用于发电、 航天技术、农业和医 学等领域，为人类创 造了巨大的福利。
核聚变是指两个轻核结合形成一个更重
核聚变的过程
4
的核的过程。
核聚变在太阳和恒星中发生，释放出巨 大的能量。
放射性核素的性质与应用
放射性核素的定义及分类
放射性核素是指具有放射性的原子核，可以分 为α射线、β射线和γ射线。
(完整版)原子核物理导论(一)PPT文档
7. Nuclear Collisions and Reactions 14. Nuclear and Particle Astrophysics
Nuclear Physics ≠ Nuclear Bomb !!
Aims
•To study the general properties of nuclei •To examine the characteristics of the nuclear force •To introduce the principal models of the nucleus •To discuss the spontaneous decay of nuclei including
those far from the region of stability •To study nuclear reactions, in particular fission and fusion •To introduce detectors •To discuss the practical applications of nuclear physics •To develop problem solving skills in the above areas
原子核物理导论(一) coursename: introduction nuclearphysics原子核物理導論(一)course code 3297instructor:李秉政老師 beginninggod created earthbecame waste broodingupon (genesis1:1 recommendedtextbooks: particlephysics" w.s.c.williams, oxford university press, new york士華圖書公司(02)27033016 "introductorynuclear physics" krane,john wiley sons,inc. "introductorynuclear physics" samuels.m. wong, john wiley sons,inc., new york民權書局有限公司(02)23651662, (02)23657999 "modernatomic nuclearphysics" fujiayang, joseph mcgraw-hillcompanies, inc. contents somequantitative formalities nuclearinstability alphadecay nuclearcollisions nuclearmodels interactions10. hadrons quark-partonmodel 11. electromagneticinteraction 12. weakinteraction 13. particles: summary outlook14. nuclear particleastrophysics nuclear physics nuclearbomb generalproperties nuclearforce principalmodels spontaneousdecay nucleiincluding those far from studynuclear reactions, particularfission introducedetectors practicalapplications nuclearphysics developproblem solving skills abovearea
原子核物理第一章课件2
T=1的态是同位旋三重态（T3=1,0,-1）;T=0的态是 同位旋单态，T3=0
A个核子组成的原子核， 总同位旋 ˆ ˆ T ti ; T3 t3i
i 1 i 1 A A
1 1 质子的t3 ,中子的t3 ，所以 2 2 1 A 原子核的T3 ( Z N ) Z 2 2 由此可见，同一种核素 的所有能态 都有相同的T3值。
式中A是归一化系数。可以由上式证明，每个核子 的波函数的宇称为(-1) l， 即决定于轨道量子数的奇偶性。 所以原子核的总宇称决定于核内所有核子的轨道量子 数li的总和，原子核的宇称，则可写为
N (1)
i 1
A
i
原子核宇称的测定：
实验上是通过核衰变或核反应使原子核状 态发生改变来获得核的宇称知识的。
另一些粒子, 如光子等, 其内禀宇称为奇, 即
1
如果考虑到粒子的内禀宇称，上述 n个粒子体系的总宇 称为
1 2 n (1)
l1 l 2 l n
原子核是由中子和质子组成的体系，其总宇称应该等于 所有核子的内禀宇称与轨道宇称的乘积。已知质子和中 子的内禀宇称为偶宇称，所以原子核的宇称决定于它所 包含的核子的轨道宇称。原子核内每个核子可以近似看 作是在由其他核子提供的中心力场中独立运动，所以它 们的波函数必定可以写为
1 2
N
各个粒子的轨道角动量分别为 l 1 , l 2 , , l n 则这体系的的总宇称为
( 1)
l1 l2 ln
《原子核物理》第一章 原子核的基本性质
作为微观粒子，还应该有内禀宇称，它和粒子内部结构有关。其 宇称可由核素性质表查得，例如质子、中子、电子等的内禀宇称 为偶，即
160CoFra bibliotek的衰变实验进行检验。１９５７年，吴健雄等人进行了这一实验， 并证实了这一结论。
原子核物理概论
附加能量： U I B g I N BmI
U g I N B
（4）电四极矩
对于点电荷： e 4 0 r 对于均匀带电体： 1 1 dV 4 0 r 1
e
d
e
z
对于电偶极矩： 1 zd V 2 40 r 1
e
2e
3
VR A
表面能EBS（ surface energy）
E BS 4R
2 2 2/ 3
4 r0 A as A
2/ 3
表面张力系数： （surface tension coefficient）
库仑能EBC（coulomb energy）
2 2 3 1 Ze e E BC Z 5 40 R R 2 3 1 e Z Z 1 5 40 R
Binding energy per nucleon –92.16 MeV for 12 nucleons = – 7.7 MeV per nucleon
Binding energy of a nucleus is the difference between its mass and the sum of the masses of its neutrons and protons
质子的磁矩：
e ˆ ˆ p l g p,s s 2m p
核的玻尔磁子（简称核磁子） nuclear magnetron
e 1 N B 2m p 1836 3.152 10 eV/T
理论： g p , s 2，g p ,l 1 gn, s 0 gn,l 中子磁矩：n 0 ˆ 2s ˆ N 质子磁矩： p l
原子核PPT课件
由于核力的作用范围是有限的，如果继 续增大原子核，一些核子间的距离会大到其 间根本没有核力的作用，这时即使再增加中 子也无济于事，这样的核必然是不稳定的。
电磁波
弱 较强 很强
很容易 较弱 更小
5
二、原子核的组成
1.放射性现象中放出的三种射线都是从放射 性元素的原子核内释放出来的，这表明原 子核也有内部结构.
2.原子核内究竟还有什么结构？ 3.原子核又是由什么粒子组成的呢？
6
质子的发现
• 1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核，得到 了质子。经过研究证明，质子带正电荷， 其电量和一个电子的电量相同，它的质量 等于一个电子质量的1836倍.进一步研究表 明，质子的性质和氢原子核的性质完全相 同，所以质子就是氢原子核.
第十九章 原子核
第一节 原子核的组成
1
2
一、天然放射现象
1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含 铀的矿物能够发出看不见的射线，这种射线可以 穿透黑纸使照相底片感光，物质发射射线的性质 称为放射性．具有发射性的元素称为放射性元 素．元素这种自发的放出射线的现象叫做天然放 射现象．
放射性不是少数几种元素才有的，研究发现， 原子序数大于或等于83的所有元素，都能自发的 放出射线，原子序数小于83的元素，有的也具有 放射性．
统称核子
中子
元素符号
质量数 （核）电荷数
X A
Z
10－15m
H 1
1
He U 4
235
2
92
11
原子核的组成
• 各种原子核内质子的个数（核的电荷数） 和核外电子的个数都相同，它也等于该种 元素在元素周期表中的原子序数；
• 原子核内质子和中子的总数叫做核的质量 数，它等于该元素原子量的整数部分.
第一章 原子核物理基础
超新星——宇宙新标尺
尽管超新星非常亮，但放在浩瀚的宇宙之中，也只是微 弱的一点。如何寻找超新星？这意味着研究团队必须彻查 整个天空，来寻找遥远的超新星。诀窍就在于，比较同样 的一小块天空拍摄于不同时间的两张照片。这一小块天空 的大小，就相当于你伸直手臂时看到的指甲盖大小。第一 张照片必须在新月之后拍摄，第二张照片则要在3个星期 之后，抢在月光把星光淹没之前拍摄。
接下来，两张照片就可以拿来比对，希望能够从中发现 一个小小光点，即CCD图像中的一个像素——这有可能就 是遥远星系中爆发了一颗超新星的标志。只有距离超过可 观测宇宙半径1/3的超新星才是可用的，这样做是为了消除 近距离星系自身运动而带来的干扰。两个研究小组总共观 测了约50颗遥远的“Ia型超新星”，并于1998年得到了一 致的结论：宇宙的膨胀速度不是恒定的，也不是越来越慢， 而是不断加快。
1、宇宙膨胀来自“超新星”大爆炸 超新星（即大质量恒星）爆炸的概念是1934年由茨维基 和巴德提出的。他们猜测当一些恒星寿命结束时将会塌缩， 然后发生爆炸，其亮度可达到十亿甚至百亿个太阳的亮度， 巴德和茨维基也观测到了一些超新星。 宇宙中其实有两种不同的超新星：一种是茨维基最早提 出的核塌缩超新星，另一种其爆炸机理不同，现在一般认为 是白矮星（质量比较低的恒星比如太阳在燃尽核燃料后就会 变成白矮星）从其伴星中吸积（吸积是围绕年轻恒星的星盘 入面的碎片渐渐变大,最后形成行星的过程;即是天体通过引力 “吸引”和“积累”周围物质的过程。）物质，到一定程度 后再发生核爆炸。但有趣的是，茨维基和巴德最早观测到的 超新星都是后面这种他们所未曾想到过的类型，他们把这种 发生爆炸的白矮星称为“Ia型超新星”。
"宇宙” 宇宙英语中叫cosmos，在俄语中叫 кocMoc ，在德语中叫kosmos ，在法 语中叫cosmos。它们都源自希腊语的 κoσμoδ，古希腊人认为宇宙的创生乃 是从浑沌中产生出秩序来，κoσμoδ其 原意就是秩序。但在英语中更经常用 来表示“宇宙”的词是universe。此词 与universitas有关。在中世纪，人们把 沿着同一方向朝同一目标共同行动的 一群人称为universitas。在最广泛的意 义上，universitas 又指一切现成的东 西所构成的统一整体，那就是universe， 即宇宙。universe和cosmos常常表示相 同的意义，所不同的是，前者强调的 是物质现象的总和，而后者则强调整 体宇宙的结构或构造。 而在汉语中，宇代表了所
原子核物理学的基础
原子核物理学的基础原子核物理学是研究原子核内部结构、性质和相互作用的学科。
它是物理学的一个重要分支，对于我们理解原子核的组成、稳定性以及核反应等现象具有重要意义。
在原子核物理学的研究中，有一些基础概念和理论是必须要了解的，下面将介绍原子核物理学的基础知识。
1. 原子核的组成原子核是原子的中心部分，由质子和中子组成。
质子带正电荷，中子不带电荷，它们共同构成了原子核的结构。
质子和中子都属于核子，是由更基本的粒子夸克组成的。
在原子核中，质子和中子的数量决定了元素的化学性质，而质子的数量决定了元素的原子序数。
2. 原子核的稳定性原子核的稳定性是指原子核内部质子和中子之间的平衡状态。
在原子核中，质子之间的库仑斥力会使核内部产生排斥作用，而质子和中子之间的强核力会使核内部产生吸引作用。
只有当这两种作用达到平衡时，原子核才能保持稳定。
如果核内质子过多或者过少，就会导致原子核不稳定，发生放射性衰变。
3. 原子核的能级结构原子核内部的质子和中子也具有能级结构，类似于原子的电子能级。
原子核的能级结构对于核反应和核衰变等过程具有重要影响。
核能级的分布和填充规律可以通过核壳模型和核液滴模型来解释，这些模型对于理解原子核的性质和行为提供了重要的参考。
4. 核反应和核衰变核反应是指原子核之间的相互作用过程，包括裂变、聚变、衰变等。
核反应释放出巨大的能量，是核能的重要来源。
核衰变是指原子核自发地放出粒子或电磁辐射的过程，包括α衰变、β衰变、γ衰变等。
核反应和核衰变是原子核物理学研究的重要课题，也是核技术和核能应用的基础。
5. 核力和核子结构核力是维持原子核内部结构稳定的力，是一种非常强大的作用力。
核力是一种短程力，只在非常短的距离内起作用，因此只能作用于核子之间。
核力的特点包括强度大、作用距离短、作用范围小等。
核子结构的研究对于理解核力的本质和作用机制具有重要意义，也是原子核物理学的重要内容之一。
总结起来，原子核物理学是研究原子核内部结构、性质和相互作用的学科，涉及到原子核的组成、稳定性、能级结构、核反应、核衰变、核力和核子结构等方面的内容。
核物理学基础
汇报人：
目录
原子核的构成
核衰变与裂变
核聚变与人工反 应堆
核物理学的应用
原子核的构成
质子：带正电的基本粒子 中子：不带电的基本粒子 自旋磁矩：质子和中子都有自旋磁矩，会对周围的磁场产生影响 核力：质子和中子之间存在强烈的核力作用，使得它们能够结合在一起形成原子核
质量数等于质子数 中子数不等于质子数
核医学在生物医学研究中 的应用
核辐射检测：用于安检、海关等场 所，检测违禁品和危险品。
核能源：利用核能发电，提供清洁、 可持续的能源。
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核磁共振：在医疗领域中用于疾病 诊断和治疗，如MRI扫描。
核武器：利用核反应产生的高能杀 伤力进行攻击和防御。
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汇报人：
中子数等于质量数减去质子数 核子的结合能
核力是短程力，在4fm以上距离力为零 核力是强相互作用的一种表现，是吸引性相互作用 核力具有饱和性，对单个核子只吸引几个核子 核力具有集团性，吸引几个核子共同运动
核衰变与裂变
α衰变
β衰变
γ衰变
Hale Waihona Puke 内禀衰变核裂变的定义 核裂变的基本原理 核裂变的应用 核裂变与核聚变的区别
核武器：利用核裂变产生毁 灭性的杀伤力，制造原子弹 或氢弹。
核能发电：利用铀或钚等重 核裂变释放的能量转换成电 能。
核反应堆：利用核裂变产生 热能或其他形式的能量，用
于科学研究和工业应用。
核医学：利用核衰变产生的 放射性同位素，用于治疗疾
病和进行医学研究。
核聚变与人工反 应堆
定义：轻核聚变为重核的过程 条件：高温高压环境下 反应产物：释放巨大能量 应用：氢弹、可控核聚变等