原子核物理精品PPT课件
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(3) A<30的轻核，平均结合能 表现出周期性的变化，凡A等于4的 倍数的核，平均结合能有极大值。
核子的平均结合能曲线
原子核平均结合能曲线
§34
核力
核力：核子之间的相互作用力
一、核力的基本性质 二、核力的介子理论
核力：核子之间的相互作用力。
一、核力的基本性质
1．核力是短程力 只在 fm 数量级的范围内发生作用
40 19
K
40 18
Ar
2670、Co
核素图
稳定核素 已发现核素 理论预言的核素
§33 原子核的结合能
原子核的质量总是小于组成它的自由核子的质量和，两者质量之差
称为质量亏损。
A Z
X
N
m=[ZmH+（A-Z）mn] - M
mH是氢原子的质量,
氘核
自由质子质量 +自由中子质量 008665u
-氘核质量 013552u
素
17 F 19 F 40Ca 56 Fe 107 Ag 129 Xe 131 Xe 132 Xe 208 Pb 235U 238U
结合能B（MeV）
128.22 147.80 342.05 492.3 915.2 1087.6 1103.5 1112.4 1636.4 1783.8 1801.6
比结合能（MeV·Nu-
1015 ~ 1014 m 1 ~ 10 fm
3.原子核的密度
V
4 R3
3
4 3
r03
A
A
mA V
Au
4 3
r03
A
3u
4r03
2.31017 kg / m3
原子核的密度非常大,且密度为一常数 . 密度常数--液体.
二、原子核的电荷
q Ze
e=1.60217733×10-19C，
Z 是核外电子数，即原子序数，也称核电荷数。
核素：具有相同原子序数Z、中子数N 及能量状态的原子核
核素符号
A Z
X
N
元素：Z一定的原子
同位素：Z相同、N不同的核素
11H
2 1
H
3 1
H
同 中 子 素 ： N 相 同 、 Z 12不H 同 23的He 核
素，
、
。
同质异能素：N、Z相同、而能量状态不同的核素，如
60 27
Co*
同量异位素：A相同、Z不同的核，如 2400Ca
7.54 7.78 8.55 8.79 8.55 8.43 8.42 8.43 7.87
7.59 7.57
4．平均结合能曲线
（1）中等核(A=40~120)的平 均结合能较大（8.6MeV） ，轻 核和重核的平均较小。
获得核能的途径：重核裂变和 轻核聚变。
ms
(2)质量数A>30的中等原子核， 平均结合能的变化不大，显示了核 力的饱和性。
r~：0.8-2fm 引力
r<：0百度文库8fm 斥力
2．核力是一种r>强：2相fm互作用
消失 核力的强度比库仑力大一百倍
3．核力近似地与电荷无关
Fpp Fnn Fpn
4．核力具有饱和性 核子只与它最靠近的几个核子有相互作用
核的密度近似地为一常数
mA V
Au
4 3
r03
A
3u
4r03
2.31017 kg / m3
3．平均结合能
EB / A
平均结合能表示将一个核子放到原子核中平均释放 的能量，或把一个核子从原子核中所需的能量。
平均结合能的大小表示核子之间结合的紧密程度。平均 结合能大，表示核子结合的紧密。
一些核素的结合能和比结合能
核
素
2H 3He 4 He 6 Li 7 Li 12C 14 N 15 N 15O 16O 17O
结合能B（MeV） 2.224 8.481
28.30 31.99 39.24 92.1 104.66 115.49 111.95 127.61 131.76
比结合能（MeV·Nu-1) 1.112 2.827 7.07 5.33 5.61 7.68 7.48 7.70 7.46 7.98 7.75
核
任何两粒子的结合都要释放能量，都会伴 随有质量亏损，只是大小不同而已，例如一个电子 和一个质子结合成氢，其质量亏损很小，仅为 13.6eV/c2，常被忽略。
核素
A Z
X
N
1．原子核的质量亏损
m ZM H Nmn M A 2．原子核的结合能
自由核子结合成原子核时，释放出的能量
EB mc2 [(ZM H Nmn ) M A]c2
第七章 原子核物理概论
核外电子-原子物理学 原子核-原子核物理学
第七章 原子核物理概论
§32 原子核物理的研究对象 §33 原子核的结合能 §34 核力 §35 核矩 §36 核结构模型 §37 放射性衰变规律 §38 α衰变 §39 β衰变 §40 γ衰变 §41 核反应 §42 核裂变 核聚变
三、原子核的组成
1919年，卢瑟福发现质子
4 2
He174N
187O11P
氢核---质子：带一个单位正电荷
mp 1.007276470u
1932年，查德威克发现中子
4 2
He
49Be162C
01n
mn 1.008664904u
原子核由质子和中子组成.
核子--中子和质子
A N Z
四、核素和核素图
§32原子核物理的研究对象
一、原子核的质量和大小 二、原子核的电荷 三、原子核的组成 四、核素和核素图
§32原子核物理的研究对象-核素
一、原子核的质量和大小
1.原子核的质量
原子质量 =原子核质量 +核外电子的 质量
M A mA -电Zm子e 的结合能(可以忽略)
(1)原子质量单位
1u 1 12C原子质量 12 1 1.660551027 Kg
M 是元素原子的质量。
2 1
H
1.007277u
1.
2. 015942u
2.
0. 002390u
为什么质子和中子结合有质量亏损呢?从爱因 斯坦的相对论的质能关系可以找到答案。自由质子和 中子结合形成氘，必然要放出一部分能量－氘的结合 能。这个能量就来源于质量亏损Δmc2。实验也证实这 个结论。若用2.225MeV光子照射氘核，它将一分为自 由质子和中子。
核的结合能近似地与核子数成正比
EB A
二、核力的介子理论
1.电磁力与光子传递 2. 核力的介子理论
1.电磁力与光子传递
12
N0 12
1uc2 931.5016MeV
(2)原子核的质量数 A
核素
质量数
1核H素质量
1
1.0078252
2H
2
2.0141022
3H
3
3.0160497
12C
12
12.000000
13C
13
13.003354
2.原子核的大小
实验定律
R r0 A1/ 3
原子核大小数量级：
r0 1.2 1015 m
核子的平均结合能曲线
原子核平均结合能曲线
§34
核力
核力：核子之间的相互作用力
一、核力的基本性质 二、核力的介子理论
核力：核子之间的相互作用力。
一、核力的基本性质
1．核力是短程力 只在 fm 数量级的范围内发生作用
40 19
K
40 18
Ar
2670、Co
核素图
稳定核素 已发现核素 理论预言的核素
§33 原子核的结合能
原子核的质量总是小于组成它的自由核子的质量和，两者质量之差
称为质量亏损。
A Z
X
N
m=[ZmH+（A-Z）mn] - M
mH是氢原子的质量,
氘核
自由质子质量 +自由中子质量 008665u
-氘核质量 013552u
素
17 F 19 F 40Ca 56 Fe 107 Ag 129 Xe 131 Xe 132 Xe 208 Pb 235U 238U
结合能B（MeV）
128.22 147.80 342.05 492.3 915.2 1087.6 1103.5 1112.4 1636.4 1783.8 1801.6
比结合能（MeV·Nu-
1015 ~ 1014 m 1 ~ 10 fm
3.原子核的密度
V
4 R3
3
4 3
r03
A
A
mA V
Au
4 3
r03
A
3u
4r03
2.31017 kg / m3
原子核的密度非常大,且密度为一常数 . 密度常数--液体.
二、原子核的电荷
q Ze
e=1.60217733×10-19C，
Z 是核外电子数，即原子序数，也称核电荷数。
核素：具有相同原子序数Z、中子数N 及能量状态的原子核
核素符号
A Z
X
N
元素：Z一定的原子
同位素：Z相同、N不同的核素
11H
2 1
H
3 1
H
同 中 子 素 ： N 相 同 、 Z 12不H 同 23的He 核
素，
、
。
同质异能素：N、Z相同、而能量状态不同的核素，如
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Co*
同量异位素：A相同、Z不同的核，如 2400Ca
7.54 7.78 8.55 8.79 8.55 8.43 8.42 8.43 7.87
7.59 7.57
4．平均结合能曲线
（1）中等核(A=40~120)的平 均结合能较大（8.6MeV） ，轻 核和重核的平均较小。
获得核能的途径：重核裂变和 轻核聚变。
ms
(2)质量数A>30的中等原子核， 平均结合能的变化不大，显示了核 力的饱和性。
r~：0.8-2fm 引力
r<：0百度文库8fm 斥力
2．核力是一种r>强：2相fm互作用
消失 核力的强度比库仑力大一百倍
3．核力近似地与电荷无关
Fpp Fnn Fpn
4．核力具有饱和性 核子只与它最靠近的几个核子有相互作用
核的密度近似地为一常数
mA V
Au
4 3
r03
A
3u
4r03
2.31017 kg / m3
3．平均结合能
EB / A
平均结合能表示将一个核子放到原子核中平均释放 的能量，或把一个核子从原子核中所需的能量。
平均结合能的大小表示核子之间结合的紧密程度。平均 结合能大，表示核子结合的紧密。
一些核素的结合能和比结合能
核
素
2H 3He 4 He 6 Li 7 Li 12C 14 N 15 N 15O 16O 17O
结合能B（MeV） 2.224 8.481
28.30 31.99 39.24 92.1 104.66 115.49 111.95 127.61 131.76
比结合能（MeV·Nu-1) 1.112 2.827 7.07 5.33 5.61 7.68 7.48 7.70 7.46 7.98 7.75
核
任何两粒子的结合都要释放能量，都会伴 随有质量亏损，只是大小不同而已，例如一个电子 和一个质子结合成氢，其质量亏损很小，仅为 13.6eV/c2，常被忽略。
核素
A Z
X
N
1．原子核的质量亏损
m ZM H Nmn M A 2．原子核的结合能
自由核子结合成原子核时，释放出的能量
EB mc2 [(ZM H Nmn ) M A]c2
第七章 原子核物理概论
核外电子-原子物理学 原子核-原子核物理学
第七章 原子核物理概论
§32 原子核物理的研究对象 §33 原子核的结合能 §34 核力 §35 核矩 §36 核结构模型 §37 放射性衰变规律 §38 α衰变 §39 β衰变 §40 γ衰变 §41 核反应 §42 核裂变 核聚变
三、原子核的组成
1919年，卢瑟福发现质子
4 2
He174N
187O11P
氢核---质子：带一个单位正电荷
mp 1.007276470u
1932年，查德威克发现中子
4 2
He
49Be162C
01n
mn 1.008664904u
原子核由质子和中子组成.
核子--中子和质子
A N Z
四、核素和核素图
§32原子核物理的研究对象
一、原子核的质量和大小 二、原子核的电荷 三、原子核的组成 四、核素和核素图
§32原子核物理的研究对象-核素
一、原子核的质量和大小
1.原子核的质量
原子质量 =原子核质量 +核外电子的 质量
M A mA -电Zm子e 的结合能(可以忽略)
(1)原子质量单位
1u 1 12C原子质量 12 1 1.660551027 Kg
M 是元素原子的质量。
2 1
H
1.007277u
1.
2. 015942u
2.
0. 002390u
为什么质子和中子结合有质量亏损呢?从爱因 斯坦的相对论的质能关系可以找到答案。自由质子和 中子结合形成氘，必然要放出一部分能量－氘的结合 能。这个能量就来源于质量亏损Δmc2。实验也证实这 个结论。若用2.225MeV光子照射氘核，它将一分为自 由质子和中子。
核的结合能近似地与核子数成正比
EB A
二、核力的介子理论
1.电磁力与光子传递 2. 核力的介子理论
1.电磁力与光子传递
12
N0 12
1uc2 931.5016MeV
(2)原子核的质量数 A
核素
质量数
1核H素质量
1
1.0078252
2H
2
2.0141022
3H
3
3.0160497
12C
12
12.000000
13C
13
13.003354
2.原子核的大小
实验定律
R r0 A1/ 3
原子核大小数量级：
r0 1.2 1015 m