LA物理师考试复习提纲

LA 物理师考试复习提纲
第一章放射物理基础 一、基本物理常数
1、阿伏伽德罗常数：N A =6.022*1023原子数/克-原子 （注意数量级为1023）
2、真空中的光速：C=299792458m/s(≈3*108m/s) (以米/秒为单位数量级为108)
3、基本电荷：e=1.602*10-19c (c 为库伦，以库伦为单位数量级为10-19)
4、电子静止质量：M e =0.5110 M e V/C 2；
5、质子静止质量：M p =938.3 M e V/C 2
6、中子静止质量：M n =939.6 M e V/C 2。

（质量通常讲的是静止质量，静止质量的单位M e V/C 2，C 2为光速的平方。

质子跟中子的质量比电子的质量应该大2000倍。

） 7、原子的质量单位：U=931.5 M e V/C 2。

二、推导的重要物理常数
1、简约普朗克常数*真空中的光速：ħc=h 2π
c =197.3 M e V ·fm ≈200 M e V ·fm ；
2、精细结构常数：α=
e 2
4πε01
ħc =
1
137
3、经典电子半径：γe =e 2
4πε0m e c 2
=2.818fm （fm 为费米）
5、里德伯能量：E R =12
m e c 2
α2
=
1
2(e 2
4πε0)2m e c
2
(ħc )2
=13.61eV 6、里德伯常数：R ∞=
E R
2πħc
=
m e c 2α2
4πħc
=
14π
（
e 24πε0
）
2
m e c 2
（ħc ）
3
=109737cm −1
三、物理量和单位
物理量采用其数字值（大小）和相应单位描述。

但前使用公制单位系统如Syst ème international d ’unit és （国际单位制），缩写为SI 。

SI 系统七个基本物理量
长度l ：米（m ） 质量m ：千克（kg ） 时间t ：秒（s ） 电流I ：安培（A ）
温度T ：开尔文（K ） 物质的量：摩尔（mol ） 发光强度：坎德拉（烛光）（cd ）
所有其他物理量和单位都可由这七个基本物理量和单位导出。

四、自然界中四种基本作用力
作用力相对强度
强相互作用 1
电磁力1
137
弱相互作用10−6
引力 10−39
电磁力和引力的作用距离无限大，强力和弱力作用距离无限近
五、已知两类基本粒子：夸克和轻子
夸克是表现强相互作用的粒子；构成强子（质子和中子）；具有分数电荷；具有三种被称为“色“的强电荷特性中的一种；（色：红色、绿色、蓝色）
目前已知的六种夸克：上夸克、下夸克、奇夸克、粲夸克、顶夸克、底夸克
轻子是不参与强相互作用的粒子，包括电子、介子、τ和对应的中微子。

六、辐射分为电离辐射和非电离辐射
电离辐射分为直接电离（带电粒子如电子、质子、α粒子等）和间接电离（中性粒子如中子、光子等）。

七、光子致电离辐射分为
特征X线：产生于电子在原子壳层中跃迁
韧致辐射：产生于电子与核的库伦作用
γ射线：产生于核跃迁
湮没光子：产生于正负电子湮没
八、爱因斯坦相对质量、能量和动量关系
E=m（v）c2
m（v）=0
1−（
c ）
2
九、辐射量和单位
物理量定义 SI单位旧单位换算
照射量(X) X=ΔQ
ΔM air 2.58*10
−4c
kg air
R=1esu
cm air STP
1R=2.58*10
−4c
kg air
剂量（D） D=ΔE ab
Δm 1Gy=1J
Kg
1rad=100erg
g
1Gy=100rad
等效剂量（H）H=Dw R 1Sv 1rem 1Sv=100rem 活度（A）A=λN 1Bq=1s−1 1Ci=3.7*10−10s−1 1Bq=1Ci
3.7∗1010ΔQ收集的任意符号的电荷ΔM air空气质量ΔE ab吸收能量
Δm 介质质量w R辐射权重因子λ衰变常数 N 放射性原子数
R 伦琴符号 Gy 戈瑞符号 Sv 希沃特符号 Bq 贝克符号
Ci 居里符号 STP 标准温度（273.2K）和标准大气压（101.3Kpa）
十、原子结构的基本定义
原子由质子、中子和电子组成
原子序数Z：原子中质子数或电子数
原子质量数A：原子中核子数（A=Z+N，Z是原子中的质子数，N是中子数）
在A与Z之间没有根本关系，但稳定核有一个大致的经验关系式：
Z=A
1.98+0.0155A23
十一、原子结构的基本定义
原子的克原子（g-atom）：包含
N A个某元素原子的克数，其中N A是阿伏伽德罗常数N A=6.022∗1023原子
/g-atom
例如：1克原子的C O-60质量是60克
1克原子的Ra-226质量是226克
十二、原子结构的基本定义
任何分子的混合物（化合物）每克摩尔有N A个分子，其中N A是阿伏伽德罗常数N A=6.022*1023原子/g-atom
以克为单位的克摩尔（g-mole或摩尔）数为组成分子的原子的原子质量数总和例如：1克摩尔的水的质量数是18克，1克摩尔的CO2的质量数是44克
18克水或44克二氧化碳刚好包含N A个分子（或3N A个原子，因为每个水分子和二氧化碳都包含三个原子）
十三、原子结构的基本定义
1、原子质量M 用原子质量单位u 来表示,1u 等于12c 原子质量的1
12或931.5MeV/c 2
2、原子的质量M 小于其中每个组成粒子质量的总和，因为原子核中存在束缚核子的固有能量。

在核物理中，用符号X Z A 表述核素X ，其中A 是原子质量数，Z 是原子序数
例如：核素60c o 记为c o 2760，核素R a 88226
某元素单位质量的原子数N A ：N a m
=
N A A
,某元素单位质量的电子数：
N e m
=Z
N a m
=
Z
N A A
；某元素单位体积的电子数：
N e V
=ρZ N a m
=ρZ
N A A
十四、卢瑟福原子模型
基于盖革和麦思登1909年未验证汤姆森原子模型是否有效，对厚度为10-6m 数量级的金箔，用5.5MeV 的α粒子进行的散射实验。

汤姆森原子模型假定正电子合富电子均匀分布在原子求体重，半径为几个埃的数量级。

计算预示，当一个α粒子被抓模型的原子散射是，散射角大于90º的概率是10-3500数量级。

盖革-麦斯登实验显示α粒子散射时散射角度大于90º的概率大约是10-4，1911年卢瑟福从盖革-麦思登实验结果推定，正电荷和原子大部分质量集中于原子核（直径为几个费米），负电荷涂抹在原子外围（直径为几个埃） 十五、波尔的氢原子模型
波尔1913年将卢瑟福原子核模型和普朗克角动量量子化概念写结合，成功建立了单电子原子体系，如氢原子、一次电离的氦原子、二次电离的锂原子等模型。

十六、波尔模型的四个假定
1、电子以确定的轨道（壳层）绕着卢瑟福原子核运动。

带负电荷的电子与带正
电荷原子核间库仑吸引力与向心力达到平衡。

2.轨道上的电子尽管保持恒定加速度，但没有能量损失（该假定违反基本自然法则，即具有加速度的带电粒子将以辐射方式损失部分能量）
3.电子在允许轨道的角动量是量子化的。

4.当电子从量子数n i的开始轨道跃迁到量子数n f的结束轨道，且n i>n f,原子或离子会产生辐射。

十七、波尔多电子原子模型
电子占据许可壳层，每壳层中电子数目最多为2n2，其中n是壳层数（主量子数）多电子原子能级图类似单电子原子结构，但内壳层电子被大得多的能量束缚
十八、原子核结构
大部分原子质量集中在由Z个质子和（A-Z）个中子组成的原子核中，Z是原子序数，A是该原子核的原子质量数。

质子和中子通常称为核子，在强相互作用力下组成原子核。

十九、原子核反应
核反应表示为：
a+A→B+b或A（a，b）B，入射离子a，靶核A，剩余核B,出射粒子b
核反应中最重要的物理量（电荷、质量数、线动量和质量-能量）严格守恒
二十、放射性
放射性是不稳定原子核转变成更稳定结构的过程
新结构也可能不稳定，通过递次衰变进行再衰变明知道形成稳定的原子核结构放射性活度A(t)（贝克Bq、居里Ci），衰变常数λp，半衰期t12
衰变过程遵从指数衰减规律
时间t 时母核的活度A P (t)为：A P (t)= λp N p (t)= λp N p （0）e −λp t =A p （0）e −λp t
二十一、放射性衰变四种方式 α衰变 X Z A →Y z −2A −4+He(α
)24
β衰变 β+衰变 X Z A →Y +z −1A
β++v e β-衰变 X Z A →
Y +z −1A β-+v e
电子捕获 X Z A +e k −
→
Y
+z −1A +v e
γ衰变
纯γ衰变 X ∗Z A →X +z A γ 内转换 X ∗Z A →X Z A +e k −
自发裂变。