原子核1課件學(xué)習PPT

1、會計學(xué)1原子核原子核1課件學(xué)習課件學(xué)習PPT1.1.放射性和放射性元素放射性和放射性元素: :18961896年，法國物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)，鈾和年，法國物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)，鈾和含鈾的礦物能夠發(fā)出看不見的射線，這種射含鈾的礦物能夠發(fā)出看不見的射線，這種射線可以穿透黑紙使照相底片感光，物質(zhì)發(fā)射線可以穿透黑紙使照相底片感光，物質(zhì)發(fā)射射線的性質(zhì)稱為射線的性質(zhì)稱為放射性放射性具有發(fā)射性的元素具有發(fā)射性的元素稱為稱為放射性元素放射性元素2.2.天然放射性現(xiàn)象天然放射性現(xiàn)象: :放射性元素自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象叫做放射性元素自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象叫做天然天然放射現(xiàn)象放射現(xiàn)象一、天然放射現(xiàn)象一、天然放射現(xiàn)象鋇鈾

2、云母鋇鈾云母翠砷銅鈾礦翠砷銅鈾礦斜水鉬鈾礦斜水鉬鈾礦鈾鈣石礦鈾鈣石礦 放射性不是少數(shù)幾種元素才有的，研放射性不是少數(shù)幾種元素才有的，研究發(fā)現(xiàn)，原子序數(shù)大于究發(fā)現(xiàn)，原子序數(shù)大于8282的所有元素，都的所有元素，都能自發(fā)的放出射線，原子序數(shù)小于能自發(fā)的放出射線，原子序數(shù)小于8383的元的元素，有的也具有放射性素，有的也具有放射性放大了放大了10001000倍的鈾礦石倍的鈾礦石二、射線到底是什么二、射線到底是什么放射性由左手定則可得如下結(jié)論：由左手定則可得如下結(jié)論：放射性思考與討論思考與討論不加磁場，如何實現(xiàn)如下圖偏轉(zhuǎn)情況？不加磁場，如何實現(xiàn)如下圖偏轉(zhuǎn)情況？放射性由上圖所示實驗可得如下結(jié)論由上圖所示

3、實驗可得如下結(jié)論經(jīng)過研究可得三種射線電離能力關(guān)系如下經(jīng)過研究可得三種射線電離能力關(guān)系如下射線射線射線射線射線射線電離能力電離能力貫穿能力貫穿能力速度速度成分成分氦原子核氦原子核高速高速電子流電子流高能量高能量電磁波電磁波1/101/10光速光速接近光速接近光速光速光速弱弱較強較強很強很強很容易很容易較弱較弱更小更小閱讀課文填寫表格：閱讀課文填寫表格：放射性Kgmp27106726231. 1 同樣的方法，從氟、鈉、鋁的原子核中打同樣的方法，從氟、鈉、鋁的原子核中打出了質(zhì)子。出了質(zhì)子。-質(zhì)子是原子核的組成部分。質(zhì)子是原子核的組成部分。原子核是否只是由質(zhì)子組成呢？原子核是否只是由質(zhì)子組成呢？核的質(zhì)

4、量核的質(zhì)量核的電量核的電量質(zhì)子質(zhì)量質(zhì)子質(zhì)量質(zhì)子電量質(zhì)子電量？ 盧瑟福盧瑟福進而進而猜想原子核內(nèi)存在不帶電的中子猜想原子核內(nèi)存在不帶電的中子，這，這一猜想被他的學(xué)生一猜想被他的學(xué)生查德威克用實驗證實查德威克用實驗證實，并得到公認，并得到公認Kgmn27106749286.11.1.原子核的組成原子核的組成: :質(zhì)子和中子質(zhì)子和中子2.2.原子核中的三個整數(shù)原子核中的三個整數(shù): :(1)(1)核子數(shù)核子數(shù): :質(zhì)子和中子質(zhì)量相差很小質(zhì)子和中子質(zhì)量相差很小, ,統(tǒng)稱為核子統(tǒng)稱為核子. .質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和叫核子數(shù)和中子數(shù)之和叫核子數(shù). .(2)(2)核電荷數(shù)核電荷數(shù)(z):(z):原子核所帶的

5、電荷總是質(zhì)子數(shù)的整數(shù)倍原子核所帶的電荷總是質(zhì)子數(shù)的整數(shù)倍, ,用這個整數(shù)表示核電荷量用這個整數(shù)表示核電荷量. .(3)(3)核質(zhì)量數(shù)核質(zhì)量數(shù)(A):(A):原子核的質(zhì)量等于質(zhì)子和中子的質(zhì)量和原子核的質(zhì)量等于質(zhì)子和中子的質(zhì)量和, ,所以原子核的質(zhì)量幾乎等于單個核子質(zhì)量的整數(shù)倍所以原子核的質(zhì)量幾乎等于單個核子質(zhì)量的整數(shù)倍, ,這個整這個整數(shù)數(shù), ,叫核質(zhì)量數(shù)叫核質(zhì)量數(shù). .3.3.原子核中的兩個等式原子核中的兩個等式: :(1)(1)核電荷數(shù)核電荷數(shù)= =質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)= =元素的原子序數(shù)元素的原子序數(shù)= =核外電子數(shù)核外電子數(shù)(2)(2)核質(zhì)量數(shù)核質(zhì)量數(shù)= =核子數(shù)核子數(shù)= =質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)+ +中

6、子數(shù)中子數(shù)原子核組成AZ 核電荷數(shù)：核電荷數(shù)：原子核所帶的電荷總原子核所帶的電荷總是質(zhì)子電荷的整數(shù)倍，這個倍數(shù)是質(zhì)子電荷的整數(shù)倍，這個倍數(shù)叫電荷數(shù)叫電荷數(shù) 質(zhì)量數(shù)：質(zhì)量數(shù)：原子核的質(zhì)量幾乎等于原子核的質(zhì)量幾乎等于單個核子質(zhì)量的整數(shù)倍，這個倍單個核子質(zhì)量的整數(shù)倍，這個倍數(shù)叫質(zhì)量數(shù)數(shù)叫質(zhì)量數(shù)例如：例如：XAzX表示表示元素符號元素符號Z表示表示質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)A表示表示質(zhì)量數(shù)質(zhì)量數(shù))2(, 4,242個中子即有質(zhì)量數(shù)為個質(zhì)子有表示氦原子核He)146(,238,9223892個中子即有質(zhì)量數(shù)為個質(zhì)子有表示鈾原子核U原子核的表示：原子核組成課本課本68頁頁 思考與討論思考與討論鈾鈾235的核子數(shù)，質(zhì)子數(shù)

7、與中子數(shù)各為多少？的核子數(shù)，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)各為多少？ 4.同位素同位素:若原子核若原子核質(zhì)子數(shù)相同質(zhì)子數(shù)相同，而中子，而中子數(shù)不同，（質(zhì)量數(shù)當然不同），數(shù)不同，（質(zhì)量數(shù)當然不同），在元素在元素周期表中的周期表中的位置相同位置相同, ,則互為同位素。則互為同位素。故故互稱同位素互稱同位素. .同位素具有同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì)相同的化學(xué)性質(zhì). .),(11即通常說的氫氕H)(21氘，也叫重氫H),(31也叫超重氫氚H原子核組成課本課本68頁頁 思考與討論思考與討論鈾鈾235的核子數(shù)，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)各為多少？的核子數(shù)，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)各為多少？原子核組成課本課本68頁頁 思考與討論思考與討論鈾鈾23

8、5的核子數(shù)，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)各為多少？的核子數(shù)，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)各為多少？氘和氚是氫的同位素，關(guān)于氕、氘、氚的原子，氘和氚是氫的同位素，關(guān)于氕、氘、氚的原子，下列說法哪個正確？下列說法哪個正確？ （1）具有相同的質(zhì)子數(shù)、相同的中子數(shù)、相同）具有相同的質(zhì)子數(shù)、相同的中子數(shù)、相同的電子數(shù)；的電子數(shù)；（2）具有不同的質(zhì)子數(shù)、相同的中子數(shù)、相同）具有不同的質(zhì)子數(shù)、相同的中子數(shù)、相同的電子數(shù)；的電子數(shù)；（3）具有相同的質(zhì)子數(shù)、不同的中子數(shù)、相同）具有相同的質(zhì)子數(shù)、不同的中子數(shù)、相同的電子數(shù)；的電子數(shù)；（4）具有相同的質(zhì)子數(shù)、相同的中子數(shù)、不同）具有相同的質(zhì)子數(shù)、相同的中子數(shù)、不同的電子數(shù)的電子數(shù)（3）小結(jié)小

9、結(jié)小結(jié)小結(jié)問題與練習問題與練習課本課本P69 P69 第第3 3題題 第第4 4題題最弱最強c光子較弱較弱接近c電離本領(lǐng)貫穿本領(lǐng)速率組成物質(zhì)射線射線種類氦核He42電子e01最強最弱c101一、原子核的衰變一、原子核的衰變2.2.衰變遵循的原則：衰變遵循的原則：質(zhì)量數(shù)質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒。守恒，電荷數(shù)守恒。 原子核放出原子核放出粒子或粒子或粒子，由于粒子，由于核電荷數(shù)變了，它在周期表中的位置就核電荷數(shù)變了，它在周期表中的位置就變了，變成另一種原子核。變了，變成另一種原子核。1.1.原子核的衰變：我們把原子核由于放出某原子核的衰變：我們把原子核由于放出某種粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓凶鲈雍说乃シN

10、粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓凶鲈雍说乃プ儯ㄗ儯╠ecay） （1 1） 衰變衰變: :原子核放出原子核放出 粒子的衰變叫做粒子的衰變叫做 衰變衰變 XAZHeThU422349023892 HeRnRa422228622688 ?23892U?23090ThHeRaTh422268823090 He42 YAZ42 3.3.原子核衰變的分類原子核衰變的分類: :（1 1） 衰變衰變: :原子核放出原子核放出 粒子的衰變叫做粒子的衰變叫做 衰變衰變 XAZHe42 YAZ42 3.3.原子核衰變的分類原子核衰變的分類: :（2 2）衰變衰變: :原子核放出原子核放出粒子的衰變叫做粒子的衰變叫做衰變

11、衰變 ePaTh012349123490 XAZeMgNa0124122411 ?2411Nae01 YAZ 1 11H10n01e（1 1） 衰變衰變: :原子核放出原子核放出 粒子的衰變叫做粒子的衰變叫做 衰變衰變 XAZHe42 YAZ42 3.3.原子核衰變的分類原子核衰變的分類: :（2 2）衰變衰變: :原子核放出原子核放出粒子的衰變叫做粒子的衰變叫做衰變衰變 XAZe01 YAZ 1 （3 3）衰變衰變: :伴隨伴隨 射線或射線或 射線產(chǎn)生射線產(chǎn)生. .例：例： 經(jīng)過一系列經(jīng)過一系列 衰變和衰變和 衰變后，可以衰變后，可以變成穩(wěn)定的元素鉛變成穩(wěn)定的元素鉛206 206 ，問這一過

12、程，問這一過程 衰變和衰變和 衰變次數(shù)？衰變次數(shù)？U23892解：設(shè)經(jīng)過解：設(shè)經(jīng)過x x次次 衰變，衰變，y y次次 衰變衰變eyHexPbU01422068223892 2382064x92 = 82 + 2x - yx8y6)(20682Pb釷釷232經(jīng)過經(jīng)過6次次 衰變和衰變和4次次 衰變后變成一種衰變后變成一種穩(wěn)定的元素，這種元素是什么？它的質(zhì)量數(shù)穩(wěn)定的元素，這種元素是什么？它的質(zhì)量數(shù)是多少？它的原子序數(shù)是多少？是多少？它的原子序數(shù)是多少？ tmm)21(0 放射性元素的剩余質(zhì)量放射性元素的剩余質(zhì)量與原有質(zhì)量的關(guān)系：與原有質(zhì)量的關(guān)系： tNN)21(0 計算表達式計算表達式: : tm

13、m)21(0 放射性元素的剩余質(zhì)量放射性元素的剩余質(zhì)量與原有質(zhì)量的關(guān)系：與原有質(zhì)量的關(guān)系：2. 10克鐳克鐳226變?yōu)殡弊優(yōu)殡?22的半衰期為的半衰期為1620年，有年，有人說：經(jīng)過人說：經(jīng)過1620年有一半鐳發(fā)生衰變，還有鐳年有一半鐳發(fā)生衰變，還有鐳（226）5克，再經(jīng)過克，再經(jīng)過1620年另一半鐳也發(fā)生了年另一半鐳也發(fā)生了衰變，鐳衰變，鐳226就沒有了，對嗎？為什么？就沒有了，對嗎？為什么？ 4 4、注意：、注意：一、原子核的衰變一、原子核的衰變2.2.衰變原則：衰變原則：質(zhì)量數(shù)質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒。守恒，電荷數(shù)守恒。1.1.原子核的衰變：我們把原子核由于放出某種粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)樵雍说乃プ?/p>

14、：我們把原子核由于放出某種粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓凶鲈雍说乃プ儯ㄐ潞说淖兓凶鲈雍说乃プ儯╠ecay） （1 1） 衰變衰變: :原子核放出原子核放出 粒子的衰變叫做粒子的衰變叫做 衰變衰變 （2 2）衰變衰變: :原子核放出原子核放出粒子的衰變叫做粒子的衰變叫做衰變衰變 （3 3）衰變衰變: :總是伴隨總是伴隨 射線或射線或 射線產(chǎn)生射線產(chǎn)生. .二、半衰期二、半衰期 1 1、半衰期、半衰期: :放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間，叫做這種元素的半衰期生衰變所需的時間，叫做這種元素的半衰期。2 2、不同的放射性元素，半衰期不同、不同的放射性元素，半衰期不

15、同放射性元素衰變的快慢是核內(nèi)部自身因素放射性元素衰變的快慢是核內(nèi)部自身因素決定。決定。課堂總結(jié)課堂總結(jié) tmm)21(0 放射性元素半衰變是一個統(tǒng)計規(guī)律。放射性元素半衰變是一個統(tǒng)計規(guī)律。BC2349023491Th23490Pa23491Th23490 2 e01 高考題回顧：2.5 105m3BHGFE SRQP BDab射線射線射線射線射線射線電離能力電離能力貫穿能力貫穿能力速度速度成分成分氦原子核氦原子核高速高速電子流電子流高能量高能量電磁波電磁波1/101/10光速光速接近光速接近光速光速光速弱弱較強較強很強很強很容易很容易較弱較弱更小更小1、粒子使氣體或液體電離，以這些、粒子使氣體或

16、液體電離，以這些離子為核心，過飽和汽會產(chǎn)生云霧離子為核心，過飽和汽會產(chǎn)生云霧，過熱液體會產(chǎn)生氣泡，過熱液體會產(chǎn)生氣泡2、使照相底片感光、使照相底片感光3、使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光、使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光射線中的粒子與其它物質(zhì)作用會產(chǎn)生的現(xiàn)象：射線中的粒子與其它物質(zhì)作用會產(chǎn)生的現(xiàn)象：一、威爾遜云室：一、威爾遜云室：構(gòu)造：一個圓筒狀容器構(gòu)造：一個圓筒狀容器，低部可以上下移動，低部可以上下移動，上蓋是透明的，內(nèi)有干上蓋是透明的，內(nèi)有干凈空氣凈空氣實驗時，加入少量酒精實驗時，加入少量酒精，使酒精蒸汽達到過飽，使酒精蒸汽達到過飽和狀態(tài)。和狀態(tài)。利用射線的電離本領(lǐng)利用射線的電離本領(lǐng)a射線在云室中的徑跡：直而粗射線在

17、云室中的徑跡：直而粗原因：原因：a粒子質(zhì)量大，不易改變方向，電離粒子質(zhì)量大，不易改變方向，電離本領(lǐng)大，沿涂產(chǎn)生的粒子多本領(lǐng)大，沿涂產(chǎn)生的粒子多射線在云室中的徑跡：比較細，而且常射線在云室中的徑跡：比較細，而且常常彎曲常彎曲原因：粒子質(zhì)量小，跟氣體碰撞易改變原因：粒子質(zhì)量小，跟氣體碰撞易改變方向，電離本領(lǐng)小，沿途產(chǎn)生的離子少方向，電離本領(lǐng)小，沿途產(chǎn)生的離子少二、氣泡室二、氣泡室-高能物理實驗的最風行的探測設(shè)備 氣泡室是由一密閉容器氣泡室是由一密閉容器組成，容器中盛有工作組成，容器中盛有工作液體液體 液體在特定的溫度和壓力下進行絕熱膨脹，由于在液體在特定的溫度和壓力下進行絕熱膨脹，由于在一定的時間

18、間隔內(nèi)（例如一定的時間間隔內(nèi)（例如50ms）處于過熱狀態(tài)，液）處于過熱狀態(tài)，液體不會馬上沸騰，這時如果有高速帶電粒子通過液體不會馬上沸騰，這時如果有高速帶電粒子通過液體，在帶電粒子所經(jīng)軌跡上不斷與液體原子發(fā)生碰體，在帶電粒子所經(jīng)軌跡上不斷與液體原子發(fā)生碰撞而產(chǎn)生低能電子，因而形成離子對，這些離子在撞而產(chǎn)生低能電子，因而形成離子對，這些離子在復(fù)合時會引起局部發(fā)熱，從而以這些離子為核心形復(fù)合時會引起局部發(fā)熱，從而以這些離子為核心形成胚胎氣泡，經(jīng)過很短的時間后，胚胎氣泡逐漸長成胚胎氣泡，經(jīng)過很短的時間后，胚胎氣泡逐漸長大，就沿粒子所經(jīng)路徑留下痕跡。如果這時對其進大，就沿粒子所經(jīng)路徑留下痕跡。如果這時

19、對其進行拍照，就可以把一連串的氣泡拍攝下來，從而得行拍照，就可以把一連串的氣泡拍攝下來，從而得到記錄有高能帶電粒子軌跡的底片。到記錄有高能帶電粒子軌跡的底片。 照相結(jié)束后，在液體沸騰之前，立即壓縮工作液照相結(jié)束后，在液體沸騰之前，立即壓縮工作液體，氣泡隨之消失，整個系統(tǒng)就很快回到初始狀體，氣泡隨之消失，整個系統(tǒng)就很快回到初始狀態(tài)，準備作下一次探測。態(tài)，準備作下一次探測。 氣泡室中帶電粒子的徑跡氣泡室中帶電粒子的徑跡氣泡室的優(yōu)點：氣泡室的優(yōu)點：它的空間和時間分它的空間和時間分辨率高；辨率高；工作循環(huán)周期短，工作循環(huán)周期短，本底干凈、徑跡清本底干凈、徑跡清晰，可反復(fù)操作。晰，可反復(fù)操作。但也有不足

20、之處：但也有不足之處：那就是掃描和測量那就是掃描和測量時間還嫌太長；時間還嫌太長；體積有限，而且甚體積有限，而且甚為昂貴，為昂貴， 三、蓋革三、蓋革- -米勒計數(shù)器米勒計數(shù)器一種能自動把放一種能自動把放射微粒計數(shù)出來射微粒計數(shù)出來的儀器，利用了的儀器，利用了射線的電離本領(lǐng)射線的電離本領(lǐng)探測射線的方法威耳孫云室 射線徑跡 徑跡的長短和粗細可以知道粒子的性質(zhì)；粒子軌跡的彎曲方向可以知道粒子帶電的正負 射線徑跡氣泡室蓋革彌勒計數(shù)器窗口陰極陽極接放大器粒子蓋革彌勒計數(shù)器四、放射性的應(yīng)用與防護 1932年，居里夫婦用年，居里夫婦用粒子轟擊鈹粒子轟擊鈹，鋁，硼等元素，發(fā)現(xiàn)了前所未有的穿透，鋁，硼等元素，發(fā)

21、現(xiàn)了前所未有的穿透性強的輻射，后來被確定為中子流。性強的輻射，后來被確定為中子流。 1934年，查德威克在用年，查德威克在用粒子轟擊鈹，鋁，硼等元粒子轟擊鈹，鋁，硼等元素，除了測到中子流外，還探測到了正電子。素，除了測到中子流外，還探測到了正電子。nPHeAl103015422713eSiP0130143015放2、3 3、可以用人工的方法得到、可以用人工的方法得到4、( (二二) )、放射性、放射性的應(yīng)用的應(yīng)用放射性的應(yīng)用射線應(yīng)用示蹤原子探傷儀培育新種保存食物消除有害靜電消滅害蟲治療惡性腫瘤農(nóng)作物檢測診斷器質(zhì)性和功能性疾病生物大分子結(jié)構(gòu)及功能研究食品保鮮棉花育種放射性同位素造影術(shù)糧食保存“放

22、療”治療放射線測厚儀放射性污染和防護 20世紀人們在毫無防備的情況下研究放射性遭原子彈炸后的廣島放射性污染和防護檢測輻射裝置全身污染檢測儀輻射檢測系統(tǒng)輻射源的存放鈾放射性污染和防護1：下列關(guān)于放射線的說法中不正確的是( )A、放射線可以用來進行工業(yè)探傷B、放射線可以使細胞發(fā)生變異C、放射同位素可以用來做示蹤原子D、放射線對人體無害原子核是由質(zhì)子和中子原子核是由質(zhì)子和中子組成組成的，質(zhì)子和中子的，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為統(tǒng)稱為核子核子電荷數(shù)電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)質(zhì)量數(shù)質(zhì)量數(shù)=質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)中子數(shù)=核子數(shù)核子數(shù) 原子核的半徑約為原子核的半徑約為10-15m , 只只相當原子半徑的萬分之一。在這相當原子

23、半徑的萬分之一。在這么小的空間里帶正電的質(zhì)子與質(zhì)么小的空間里帶正電的質(zhì)子與質(zhì)子間的庫侖斥力是很大，萬有引子間的庫侖斥力是很大，萬有引力太小，只有庫侖力的力太小，只有庫侖力的10-36。而。而通常原子核是穩(wěn)定的通常原子核是穩(wěn)定的,原子核中的原子核中的質(zhì)子要靠自身的質(zhì)子要靠自身的萬有引力萬有引力來抗衡來抗衡相互間的相互間的庫侖力庫侖力是不可能的。是不可能的。于于是核內(nèi)還應(yīng)有另一種力把各種核是核內(nèi)還應(yīng)有另一種力把各種核子緊緊拉在一起子緊緊拉在一起, 此力稱為核力此力稱為核力。核力核力mpmp庫侖力庫侖力庫侖力庫侖力萬有萬有引力引力萬有萬有引力引力核力核力 核子靠什么力結(jié)合成原子核？核子靠什么力結(jié)合成

24、原子核？核力：核力：能夠把核中的各種核子聯(lián)系在一起的能夠把核中的各種核子聯(lián)系在一起的強大的力叫做強大的力叫做核力核力核力具有怎樣的特點呢？核力具有怎樣的特點呢？一、核力：一、核力： 2. 核力是短程力核力是短程力。約在。約在 10-15m量級時起作用，距離量級時起作用，距離大于大于0.810-15m時為引力時為引力, 距離為距離為1010-15m時核力幾乎時核力幾乎消失，距離消失，距離小于小于0.810-15m時為斥力時為斥力。 3. 核力具有飽和性核力具有飽和性。核子只對相鄰的少數(shù)核子產(chǎn)。核子只對相鄰的少數(shù)核子產(chǎn)生較強的引力，而不是與核內(nèi)所有核子發(fā)生作用。生較強的引力，而不是與核內(nèi)所有核子發(fā)

25、生作用。 4. 核力具有電荷無關(guān)性核力具有電荷無關(guān)性。對給定的相對運動狀態(tài)。對給定的相對運動狀態(tài)，核力與核子電荷無關(guān)。，核力與核子電荷無關(guān)。 要真正了解核子間的相互作用還要考慮核子的組要真正了解核子間的相互作用還要考慮核子的組成物成物夸克夸克的相互作用。的相互作用。 1. 核力是四種相互作用中的核力是四種相互作用中的強相互作用（強力）強相互作用（強力）的的一種表現(xiàn)。一種表現(xiàn)。除核力外原子核內(nèi)還存在除核力外原子核內(nèi)還存在 弱相互作用（弱力）弱相互作用（弱力）弱力是引起弱力是引起中子質(zhì)子中子質(zhì)子轉(zhuǎn)變的原因轉(zhuǎn)變的原因弱相互作用也是弱相互作用也是短程力短程力，力程比強力更短，為，力程比強力更短，為10

26、18m，作用強度則比電磁力小。，作用強度則比電磁力小。四種相互作用力：四種相互作用力：萬有引力、電磁力、強相互作用力、弱相互作用力萬有引力、電磁力、強相互作用力、弱相互作用力核力弱相互作用：弱相互作用：弱相互作用是引起原子核弱相互作用是引起原子核衰變的原因，即引起衰變的原因，即引起中子質(zhì)子轉(zhuǎn)變的原因。弱相互作用也是短程力，其力程比強中子質(zhì)子轉(zhuǎn)變的原因。弱相互作用也是短程力，其力程比強力更短，為力更短，為10101818m m，作用強度則比電磁力小。，作用強度則比電磁力小。除核力外原子中還存在著弱相互作用力除核力外原子中還存在著弱相互作用力四種相互作用力：四種相互作用力：萬有引力、電磁力、強相互

27、作用力、弱相互作用力萬有引力、電磁力、強相互作用力、弱相互作用力長程力長程力短程力短程力二、原子核中質(zhì)子與中子的比例二、原子核中質(zhì)子與中子的比例二、原子核中質(zhì)子與中子的比例二、原子核中質(zhì)子與中子的比例自然界中較輕的原子自然界中較輕的原子核，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)核，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等，但對于較大致相等，但對于較重的原子核，中子數(shù)重的原子核，中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)，越重的大于質(zhì)子數(shù)，越重的元素，兩者相差越多元素，兩者相差越多。為什么會這樣呢？為什么會這樣呢？核越來越大，有些核子間的距離越來越遠。核越來越大，有些核子間的距離越來越遠。隨著距離的增加，核力與電磁力都會減小，隨著距離的增加，核力與電磁力都會減小

28、，但核力減小得更快。所以，原子核大到一定但核力減小得更快。所以，原子核大到一定程度時，相距較遠的質(zhì)子間的核力不足以平程度時，相距較遠的質(zhì)子間的核力不足以平衡它們之間的庫侖力，這個原子核就不穩(wěn)定衡它們之間的庫侖力，這個原子核就不穩(wěn)定了。這時，如果不再成對地增加核子，而只了。這時，如果不再成對地增加核子，而只增加中子，增加中子，中子與其他核子沒有庫侖斥力，中子與其他核子沒有庫侖斥力，但有相互吸引的核力，有助于維系原子核的但有相互吸引的核力，有助于維系原子核的穩(wěn)定。穩(wěn)定。由于這個原因，穩(wěn)定的重原子核里，由于這個原因，穩(wěn)定的重原子核里，中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多。中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多。 由于核力的作用范圍是有限

29、的，如果繼由于核力的作用范圍是有限的，如果繼續(xù)增大原子核，一些核子間的距離會大到其續(xù)增大原子核，一些核子間的距離會大到其間根本沒有核力的作用，這時即使再增加中間根本沒有核力的作用，這時即使再增加中子也無濟于事，這樣的核必然是不穩(wěn)定的。子也無濟于事，這樣的核必然是不穩(wěn)定的。 在宇宙演化的進程中，各種粒子有機會在宇宙演化的進程中，各種粒子有機會進行各種組合，但那些不穩(wěn)定的組合很快就進行各種組合，但那些不穩(wěn)定的組合很快就瓦解了，只有瓦解了，只有200多種穩(wěn)定的原子核長久地多種穩(wěn)定的原子核長久地留了下來?，F(xiàn)在觀察到的天然放射性元素，留了下來?，F(xiàn)在觀察到的天然放射性元素，則正在瓦解之中。則正在瓦解之中。

30、宏觀模型：宏觀模型：相距很遠的兩個物體，由于萬有引力而相互接近相距很遠的兩個物體，由于萬有引力而相互接近，運動速度越來越大，引力勢能轉(zhuǎn)化為動能最后撞在一起，運動速度越來越大，引力勢能轉(zhuǎn)化為動能最后撞在一起，動能變成它們的內(nèi)能散失掉了。兩個物體為了結(jié)合而付出了動能變成它們的內(nèi)能散失掉了。兩個物體為了結(jié)合而付出了代價失去了一些能量，如果要把它們分開，還要重新賦代價失去了一些能量，如果要把它們分開，還要重新賦予它們這份能量。予它們這份能量。 微觀模型：微觀模型：原子核是核子結(jié)合在一起構(gòu)成的，結(jié)合時也失去了原子核是核子結(jié)合在一起構(gòu)成的，結(jié)合時也失去了一些能量，要把它們一些能量，要把它們分開分開，同樣也

31、需要能量。，同樣也需要能量。 某一數(shù)值時某一數(shù)值時某一數(shù)值時某一數(shù)值時相同相同 由于核子間存在著強大的核力，所以核子由于核子間存在著強大的核力，所以核子結(jié)合結(jié)合成原子核或原子核成原子核或原子核分解分解為核子時，都伴隨著巨大的為核子時，都伴隨著巨大的能量變化能量變化 nHHHHn101121211110例如：可見，當核子結(jié)合成原子核時要放出一定能量；可見，當核子結(jié)合成原子核時要放出一定能量；原子核分解成核子時，要吸收同樣的能量這個原子核分解成核子時，要吸收同樣的能量這個能量能量叫做原子核的結(jié)合能叫做原子核的結(jié)合能三、結(jié)合能三、結(jié)合能從實驗知道只有當光子能量等于或大于從實驗知道只有當光子能量等于或

32、大于2.22MeV2.22MeV時，這個反應(yīng)才會發(fā)生時，這個反應(yīng)才會發(fā)生. .相反的過程一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成氘核，要放出相反的過程一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成氘核，要放出2.22MeV2.22MeV的能量。的能量。結(jié)合能結(jié)合能并不是由于核子結(jié)合成原子核而并不是由于核子結(jié)合成原子核而具有具有的的能量，而是為把核子分開而能量，而是為把核子分開而需要需要的能量。的能量。比結(jié)合能比結(jié)合能：結(jié)合能與核子數(shù)之比，稱做為比：結(jié)合能與核子數(shù)之比，稱做為比結(jié)合能結(jié)合能。也叫平均結(jié)合能。也叫平均結(jié)合能。比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定。牢固，原子核越穩(wěn)

33、定。三、結(jié)合能三、結(jié)合能四、質(zhì)量虧損四、質(zhì)量虧損1、例題：、例題：中子的質(zhì)量中子的質(zhì)量 =1.6749=1.6749 10102727Kg Kg 質(zhì)子的質(zhì)量質(zhì)子的質(zhì)量 = = 1.67261027Kg 中子和質(zhì)子的質(zhì)量和中子和質(zhì)子的質(zhì)量和 = = 3.34751027Kg 氘核的質(zhì)量氘核的質(zhì)量 = = 3.34361027Kg 質(zhì)量差質(zhì)量差 = = 0.00391027Kg HHn211110四、質(zhì)量虧損四、質(zhì)量虧損2、質(zhì)量虧損：原子分解為核子時，質(zhì)量增加；核子、質(zhì)量虧損：原子分解為核子時，質(zhì)量增加；核子結(jié)合成原子核時，質(zhì)量減少。結(jié)合成原子核時，質(zhì)量減少。原子核的質(zhì)量小于組原子核的質(zhì)量小于組成

34、原子核的核子的質(zhì)量之和，叫做質(zhì)量虧損成原子核的核子的質(zhì)量之和，叫做質(zhì)量虧損。1、例題：、例題：核子核子在在結(jié)合成原子核結(jié)合成原子核時出現(xiàn)的時出現(xiàn)的質(zhì)量虧損質(zhì)量虧損 mm，正表明它們在互相結(jié)合過程中，正表明它們在互相結(jié)合過程中放出了能量放出了能量 E=E= mmc c2 2第一第一.核反應(yīng)過程中核反應(yīng)過程中: 核子結(jié)合成原子核時核子結(jié)合成原子核時,新核質(zhì)量新核質(zhì)量小于小于核子的質(zhì)核子的質(zhì)量量(質(zhì)量虧損質(zhì)量虧損),同時以同時以 光子形式光子形式釋放核能釋放核能; 原子核分解為核子時原子核分解為核子時,需要需要吸收一定能量吸收一定能量,核子核子的總質(zhì)量的總質(zhì)量大于大于原原子核的質(zhì)量原原子核的質(zhì)量.第

35、二第二.核反應(yīng)過程中核反應(yīng)過程中,質(zhì)量虧損時質(zhì)量虧損時,核子個數(shù)不虧損核子個數(shù)不虧損(即質(zhì)即質(zhì)量數(shù)守恒量數(shù)守恒),可理解為組成原子核后可理解為組成原子核后,核內(nèi)每個核子仿佛核內(nèi)每個核子仿佛“瘦了瘦了”一些一些.第三第三.質(zhì)量虧損并非質(zhì)量消失質(zhì)量虧損并非質(zhì)量消失,而是減少的質(zhì)量而是減少的質(zhì)量 m以以以以 光子光子形式輻射釋放核能形式輻射釋放核能 (動質(zhì)量動質(zhì)量),因此因此質(zhì)量守恒定律不質(zhì)量守恒定律不被破壞被破壞. 沒有違反能量守恒定律；減小的這部分能量以光子釋放出去。 沒有違反質(zhì)量守恒定律；減小的那部分質(zhì)量等于光子的動質(zhì)量。質(zhì)能方程國際單位國際單位: m用用“kg” C用用“m/s” E E用用

36、“ “J J”常用單位常用單位: m用用“u(原子質(zhì)量單位原子質(zhì)量單位)” 1u=1.66056610-27kg E E用用“ “ucuc2 2” 1uc1uc2 2=931MeV =931MeV ( (表示表示1u 1u 的質(zhì)量變化相當于的質(zhì)量變化相當于931MeV931MeV的能量改變的能量改變) )P82問題與練習問題與練習 3.當然，當然，2.19MeV2.19MeV的能量的絕對數(shù)量并不算大的能量的絕對數(shù)量并不算大，但這只是組成，但這只是組成1 1個氘核所放出的能量如個氘核所放出的能量如果組成的是果組成的是6.026.0210102323個氘核時，放出的能個氘核時，放出的能量就十分可觀

37、了與之相對照的是，使量就十分可觀了與之相對照的是，使1 1摩摩的碳完全燃燒放出的能量為的碳完全燃燒放出的能量為393.5393.510103 3J J折合為每個碳原子在完全燃燒時放出的能量折合為每個碳原子在完全燃燒時放出的能量只不過只不過4eV4eV若跟上述核反應(yīng)中每個原子可若跟上述核反應(yīng)中每個原子可能放出的能量相比，兩者相差數(shù)十萬倍能放出的能量相比，兩者相差數(shù)十萬倍第五第五.核反應(yīng)中釋放或吸收的能量比化學(xué)反核反應(yīng)中釋放或吸收的能量比化學(xué)反應(yīng)中釋放或吸收的能量大好幾個數(shù)量級應(yīng)中釋放或吸收的能量大好幾個數(shù)量級. A.反應(yīng)后氘核的質(zhì)量一定小于反應(yīng)前質(zhì)子和反應(yīng)后氘核的質(zhì)量一定小于反應(yīng)前質(zhì)子和中子的質(zhì)

38、量和中子的質(zhì)量和 B.反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)不變，因而質(zhì)量不變反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)不變，因而質(zhì)量不變C.核子結(jié)合成核時，一定釋放核能核子結(jié)合成核時，一定釋放核能D.光子具有的能量為光子具有的能量為2mcm.中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核，同時釋放中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核，同時釋放光子，核光子，核反應(yīng)方程是反應(yīng)方程是 ,下列說法正確的是下列說法正確的是（ ） 為核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損102111HH+n ACD 質(zhì)能方程(1)試證明，試證明，1原子質(zhì)量單位原子質(zhì)量單位u相當于相當于931.50 MeV的能的能量量1u=1.6606-27kg，光速，光速c=2.9979108m/s，1eV=1.602210-

39、19J (2)碳原子的質(zhì)量是碳原子的質(zhì)量是12.000 000 u12.000 000 u，可以看做是由，可以看做是由6 6個氫原子個氫原子( (質(zhì)量是質(zhì)量是1.007 825u)1.007 825u)和和6 6個中子組成的求個中子組成的求核子結(jié)合成碳原子核時釋放的能量核子結(jié)合成碳原子核時釋放的能量( (在計算中可以在計算中可以用碳原子的質(zhì)量代替碳原子核的質(zhì)量，用氫原子的用碳原子的質(zhì)量代替碳原子核的質(zhì)量，用氫原子的質(zhì)量代替質(zhì)子的質(zhì)量，因為電子的質(zhì)量可以在相減質(zhì)量代替質(zhì)子的質(zhì)量，因為電子的質(zhì)量可以在相減過程中消去過程中消去) )出多少能量？出多少能量？并求出衰變過程中釋放并求出衰變過程中釋放）。

40、寫出核反應(yīng)方程，）。寫出核反應(yīng)方程，的原子量為的原子量為（粒子粒子）時，釋放出）時，釋放出（原子量為（原子量為）衰變?yōu)椋┧プ優(yōu)椋ㄔ恿繛椋ㄔ恿繛?026. 4He0287.228Th0372.232U. 3422289023592 質(zhì)能方程對于質(zhì)能方程我們主要應(yīng)用在各種核反應(yīng)中對于質(zhì)能方程我們主要應(yīng)用在各種核反應(yīng)中輕核聚變輕核聚變重核裂變重核裂變 鈾核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的，有鈾核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的，有時裂變?yōu)殡〞r裂變?yōu)殡╔e)和鍶和鍶(Sr),有時裂變?yōu)橛袝r裂變?yōu)殇^（鋇（Ba）和氪（）和氪（Kr）或者銻（）或者銻（Sb）和）和 鈮（鈮（Nb），同時放出），同時放出23個中子。鈾核個

41、中子。鈾核還可能分裂成三部分或四部分，不過這還可能分裂成三部分或四部分，不過這種情形比較少見。種情形比較少見。 鈾核裂變的許多可能的核反應(yīng)中鈾核裂變的許多可能的核反應(yīng)中的一個是：的一個是： 92235u+01n3890sr+54136xe+1001n反應(yīng)過程中質(zhì)量減少了反應(yīng)過程中質(zhì)量減少了m=0.1510u.反應(yīng)中釋放的能量：反應(yīng)中釋放的能量： E= mc2=141兆電子伏兆電子伏說明：說明：如果如果1克鈾全部裂變，它放出的能量就相克鈾全部裂變，它放出的能量就相當于當于2500噸優(yōu)質(zhì)煤完全燃燒時放出的化學(xué)噸優(yōu)質(zhì)煤完全燃燒時放出的化學(xué)能。能。 核反應(yīng)堆：核反應(yīng)堆： 石墨作用：作減速劑石墨作用：作

42、減速劑 鎘棒作用：控制鏈式反應(yīng)速度鎘棒作用：控制鏈式反應(yīng)速度 水泥防護層作用：防止鈾核裂變產(chǎn)物發(fā)出各種射線對水泥防護層作用：防止鈾核裂變產(chǎn)物發(fā)出各種射線對人體危害人體危害復(fù)習復(fù)習:1、在原子核反應(yīng)產(chǎn)生的核能怎樣計算？、在原子核反應(yīng)產(chǎn)生的核能怎樣計算？E=mc2 E= mc2 1u=951.5MeV2、怎樣理解核反應(yīng)中的質(zhì)量守恒與質(zhì)量虧損。、怎樣理解核反應(yīng)中的質(zhì)量守恒與質(zhì)量虧損。新課教學(xué)新課教學(xué)一、輕核聚變一、輕核聚變 某些輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的核反應(yīng)過某些輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的核反應(yīng)過程，同時放出大量的核能。程，同時放出大量的核能。 MeVnHeHH6 .1710422131例：例：1、輕

43、核聚變的條件：、輕核聚變的條件：核子要距核子要距離十分近離十分近加熱加熱高溫高溫熱核反應(yīng)熱核反應(yīng)幾百萬幾百萬度高溫度高溫2、熱核反應(yīng)的優(yōu)點：、熱核反應(yīng)的優(yōu)點：（1）熱核反應(yīng)釋放的能量比裂變大得多。）熱核反應(yīng)釋放的能量比裂變大得多。（2）反應(yīng)后的廢物較易處理。）反應(yīng)后的廢物較易處理。（3）原料易得。）原料易得。例例1、已知氘核質(zhì)量為、已知氘核質(zhì)量為2.0136u，中子質(zhì)量為，中子質(zhì)量為1.0087u 核的質(zhì)量為核的質(zhì)量為3.0150u。求：。求：（1）寫出兩個氘核聚變成）寫出兩個氘核聚變成 的核反應(yīng)方程式的核反應(yīng)方程式（2）計算上述核反應(yīng)中釋放的核能。）計算上述核反應(yīng)中釋放的核能。23 He23

44、 He【分析分析】算出核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損，利用愛因斯坦質(zhì)能方算出核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損，利用愛因斯坦質(zhì)能方程即可求出反應(yīng)釋放的核能。程即可求出反應(yīng)釋放的核能。解答：解答： （1）nHeHH10322121（2）由題給條件可求得質(zhì)量虧損為：）由題給條件可求得質(zhì)量虧損為：m=2.01362(3.0150+1.0087)=0.0035u釋放的核能為釋放的核能為E=mc2 2=931.50.0035=3.26MeV 靜止在勻強磁場中的靜止在勻強磁場中的 原子核，俘獲一個原子核，俘獲一個速度為速度為7.7104 m/s 的中子而發(fā)生核反應(yīng)放出的中子而發(fā)生核反應(yīng)放出粒子后粒子后變成一個新原子核，已知中子速度方

45、向與磁場方向垂變成一個新原子核，已知中子速度方向與磁場方向垂直，測得直，測得粒子速度為：粒子速度為：2104m/s，方向與中子速度，方向與中子速度方向相同，求：方向相同，求：（1）生成的新核是什么？寫出核反應(yīng)方程式。）生成的新核是什么？寫出核反應(yīng)方程式。（2）生成的新核的速度大小和方向。）生成的新核的速度大小和方向。（3）若）若粒子與新核間相互作用不計，則二者在磁場粒子與新核間相互作用不計，則二者在磁場中運動軌道半徑之比及周期之比各為多少？中運動軌道半徑之比及周期之比各為多少？6 Li3解：解：（1）寫出核反應(yīng)方程式寫出核反應(yīng)方程式HeHnLi42311063生成的新核是氚核生成的新核是氚核H

46、eHnLi42311063（2）由動量守恒定律由動量守恒定律 mn vn=m v +mH vH vn= 7.7104 m/s v = 2104m/sV H =( mn vn- m v )/ mH= ( 17.7104 - 4 2104 ) 3= - 1.0103 m/s方向與中子方向相反方向與中子方向相反（3）由由 r=mv/qB mv/qr : rH = mv/q ： mHvH/qH =（42 2 ） : （30.1）= 40: 3 T=2m/qB m/qT : TH=4/2 : 3/1=2: 3 靜止在勻強磁場中的靜止在勻強磁場中的 核，沿與磁場垂直的方核，沿與磁場垂直的方向射出一個向射出

47、一個粒子后，變成鈾的一種同位素核，同時釋放能量為粒子后，變成鈾的一種同位素核，同時釋放能量為0.09 MeV光子。光子。 核的質(zhì)量為核的質(zhì)量為238.99965u，鈾核質(zhì)量為，鈾核質(zhì)量為234.99347u， 粒子的質(zhì)量為粒子的質(zhì)量為4.001509u，1u=1.660566102727 kg）若不計光子的動量，求：）若不計光子的動量，求：（1）鈾核與）鈾核與粒子回轉(zhuǎn)半徑之比粒子回轉(zhuǎn)半徑之比RU R；（2）粒子的動能為多少？粒子的動能為多少？ 239 Pu94 239 Pu94解解： （1） 射出射出粒子的過程中粒子的過程中 動量守恒動量守恒 239 Pu940=mUvU-mv (1)由帶電粒

48、子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑公式得由帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑公式得RU =mU vU/qUBR =m v/qB （2）由由(1) (2) 得得 RU / R = q /qU=2/92=1/46（2）核反應(yīng)中釋放的核能為）核反應(yīng)中釋放的核能為 E=mc2 2=(238.999655 - 234.99347 - 4.001509)931.5 =4.356MeV由能的轉(zhuǎn)化和守恒定律知由能的轉(zhuǎn)化和守恒定律知EkU+E k=E - 0.09 = 4.266MeVpU=p由由EK=1/2mv2 =p 2/2m EKU / EK=m /mU=4/235 粒子的動能為粒子的動能為EK =

49、 (EkU+E k ) mU (m +mU ) = 4.266 235 239 = 4.195(MeV) 中子中子n、質(zhì)子、質(zhì)子p、氘核、氘核D的質(zhì)量分別為的質(zhì)量分別為 現(xiàn)用光子能量為現(xiàn)用光子能量為E的的射線照射靜止氘核使之分解，反射線照射靜止氘核使之分解，反應(yīng)的方程為應(yīng)的方程為 若分解后中子、質(zhì)子的若分解后中子、質(zhì)子的動能可視為相等，則中子的動能是動能可視為相等，則中子的動能是 （ ）.npDmmm、Dpn21()2Dpnmmm cE21()2DnpmmmcE21()2Dpnmmm cE21()2DnpmmmcEA.B.C.D.C1下列說法中正確的是下列說法中正確的是（ ） A質(zhì)子與中子的質(zhì)

50、量不等，但質(zhì)量數(shù)相等質(zhì)子與中子的質(zhì)量不等，但質(zhì)量數(shù)相等 B兩個質(zhì)子間，不管距離如何，核力總是大于兩個質(zhì)子間，不管距離如何，核力總是大于 庫侖力庫侖力 C同一種元素的原子核有相同的質(zhì)量數(shù)，但中同一種元素的原子核有相同的質(zhì)量數(shù)，但中 子數(shù)可以不同子數(shù)可以不同 D除萬有引力外，兩個中子之間不存在其它相除萬有引力外，兩個中子之間不存在其它相 互作用力互作用力A第十九章第十九章 原子核原子核第八節(jié)第八節(jié) 粒子和宇宙粒子和宇宙原子原子化合物化合物單質(zhì)單質(zhì)原子核原子核電子電子負負正正質(zhì)子質(zhì)子中子中子不帶不帶夸克夸克正正蓋爾曼蓋爾曼（夸克夸克）道爾頓道爾頓（原子）（原子）湯姆遜湯姆遜（電子）（電子）盧瑟福（盧

51、瑟福（質(zhì)子）質(zhì)子）查德威克查德威克（中子）（中子）蓋爾曼蓋爾曼（夸克夸克）發(fā)現(xiàn)各種微粒的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)各種微粒的科學(xué)家一、一、“基本粒子基本粒子”不基本不基本二、發(fā)現(xiàn)新的粒子二、發(fā)現(xiàn)新的粒子粒子的分類粒子的分類分類分類自旋自旋泡利不相泡利不相容原理容原理統(tǒng)計規(guī)律統(tǒng)計規(guī)律費米子費米子 (電子電子 質(zhì)子質(zhì)子 中中子子 各種重子各種重子)半整數(shù)半整數(shù)1/2，3/2，服從服從費米費米狄拉克狄拉克統(tǒng)計分布統(tǒng)計分布玻色子玻色子 ( 光子光子 介子介子K介子、介子、 介子介子 ) 整數(shù)整數(shù)0 或或 1 等等不服從不服從玻色玻色 愛因愛因斯坦統(tǒng)計分布斯坦統(tǒng)計分布1. 按自旋分類按自旋分類2. 共振態(tài)粒子共振態(tài)粒子

52、 壽命極短（壽命極短（約約10-23s）萬有引萬有引力力電磁力電磁力弱相互作用弱相互作用 強相互作用強相互作用引力子引力子光子光子輕子輕子強子強子4. 按相互作用分類按相互作用分類( 參與)正、反粒子物理量的絕對值都相同，但某些物正、反粒子物理量的絕對值都相同，但某些物理量理量 ( 如電荷、磁矩等如電荷、磁矩等 ) 的符號相反。的符號相反。 引力子引力子 自旋應(yīng)為自旋應(yīng)為2 2、靜止質(zhì)量和電荷為零，以光速運動。、靜止質(zhì)量和電荷為零，以光速運動。 光子光子 自旋為自旋為1 1，是玻色子是玻色子3. 正粒子、反粒子正粒子、反粒子分類分類正反正反粒子粒子自旋自旋電荷量電荷量e重子數(shù)重子數(shù)B輕子數(shù)輕子

53、數(shù)壽命壽命10-6s輕輕 子子電子電子子子子子1/2-1 +1-1 +1-1 +10000-1 +1穩(wěn)定穩(wěn)定2.22.3中中微微子子穩(wěn)定穩(wěn)定eeeeLLLe輕子（輕子（共共1212種種）中微子系中性粒子，質(zhì)量為零，只參與弱相互作用。中微子系中性粒子，質(zhì)量為零，只參與弱相互作用。說明說明分類分類粒子名稱粒子名稱自旋自旋介子介子 、 、 K介子等介子等整數(shù)整數(shù)玻色子玻色子重子重子核子核子質(zhì)子、中子及其反質(zhì)子、中子及其反粒子粒子1/2(超子超子 3/2)費密子費密子超子超子超子及反粒超子及反粒子子強子分類強子分類 K 介子和各種超子稱為奇異粒子。試驗中發(fā)現(xiàn)以下現(xiàn)象介子和各種超子稱為奇異粒子。試驗中發(fā)

54、現(xiàn)以下現(xiàn)象 協(xié)同產(chǎn)生協(xié)同產(chǎn)生: : 一個超子總是和一個或幾個一個超子總是和一個或幾個K K介子同時產(chǎn)生。介子同時產(chǎn)生。奇異粒子協(xié)同產(chǎn)生的過程極快奇異粒子協(xié)同產(chǎn)生的過程極快( (約為約為1010-23-23s), s), 表明是在強表明是在強 相互作用下進行的；而衰變過程很慢相互作用下進行的；而衰變過程很慢( (壽命約為壽命約為1010-8 -8 1010-10-10s)s)， 表明是在弱相互作用下進行的。表明是在弱相互作用下進行的。強子結(jié)構(gòu)的夸克模型強子結(jié)構(gòu)的夸克模型 下夸克下夸克 d 上夸克上夸克 u 奇夸克奇夸克 s強子結(jié)構(gòu)夸克模型強子結(jié)構(gòu)夸克模型 (1964年年 ) ： 介子（夸克和反夸

55、克組成）介子（夸克和反夸克組成） 重子（三個夸克組成）重子（三個夸克組成）粲夸克粲夸克 c 底夸克底夸克 b 頂夸克頂夸克 t三、夸克模型三、夸克模型例如例如 質(zhì)子質(zhì)子 奇異粒子奇異粒子 + 介子介子夸克夸克質(zhì)量質(zhì)量電電荷荷e自自旋旋重重子子數(shù)數(shù)同同位位旋旋同位同位旋分旋分量量奇奇異異數(shù)數(shù)超荷超荷粲粲數(shù)數(shù)底底數(shù)數(shù)頂頂數(shù)數(shù)d下夸克下夸克0.008-1/31/21/31/2-1/20+1/3000u上夸克上夸克0.0042/31/20+1/3000s奇夸克奇夸克0.15-1/300-1-2/3000c粲夸克粲夸克1.52/30+1/3+100b底夸克底夸克4.7-1/30+1/30+10t頂夸克頂

56、夸克1742/30+1/300+11. 質(zhì)子質(zhì)子 (uud)0SeeeeQ313232電荷電荷1313131B重子數(shù)重子數(shù)2/1I2/1J奇異數(shù)奇異數(shù)自旋自旋同位旋同位旋夸克夸克質(zhì)量質(zhì)量電電荷荷e自自旋旋重重子子數(shù)數(shù)同同位位旋旋同位同位旋分旋分量量奇奇異異數(shù)數(shù)超荷超荷粲粲數(shù)數(shù)底底數(shù)數(shù)頂頂數(shù)數(shù)d下夸克下夸克0.008-1/31/21/31/2-1/20+1/3000u上夸克上夸克0.0042/31/20+1/3000s奇夸克奇夸克0.15-1/300-1-2/3000c粲夸克粲夸克1.52/30+1/3+100b底夸克底夸克4.7-1/30+1/30+10t頂夸克頂夸克1742/30+1/300

57、+12. 奇異粒子奇異粒子 （uus）eeeeQ313232電荷電荷1313131B重子數(shù)重子數(shù)1S2/1J奇異數(shù)奇異數(shù)自旋自旋夸克夸克質(zhì)量質(zhì)量電電荷荷e自自旋旋重重子子數(shù)數(shù)同同位位旋旋同位同位旋分旋分量量奇奇異異數(shù)數(shù)超荷超荷粲粲數(shù)數(shù)底底數(shù)數(shù)頂頂數(shù)數(shù)d下夸克下夸克0.008-1/31/21/31/2-1/20+1/3000u上夸克上夸克0.0042/31/20+1/3000s奇夸克奇夸克0.15-1/300-1-2/3000c粲夸克粲夸克1.52/30+1/3+100b底夸克底夸克4.7-1/30+1/30+10t頂夸克頂夸克1742/30+1/300+1夸克夸克質(zhì)量質(zhì)量電電荷荷e自自旋旋重重

58、子子數(shù)數(shù)同同位位旋旋同位同位旋分旋分量量奇奇異異數(shù)數(shù)超荷超荷粲粲數(shù)數(shù)底底數(shù)數(shù)頂頂數(shù)數(shù)d下夸克下夸克0.008-1/31/21/31/2-1/20+1/3000u上夸克上夸克0.0042/31/20+1/3000s奇夸克奇夸克0.15-1/300-1-2/3000c粲夸克粲夸克1.52/30+1/3+100b底夸克底夸克4.7-1/30+1/30+10t頂夸克頂夸克1742/30+1/300+11/31/2-1/31/20d3.+ 介子介子)d(ueeeQ313203131B重子數(shù)重子數(shù)0 S電荷電荷奇異數(shù)奇異數(shù)自旋自旋同位旋分量同位旋分量1zI2/1J類別類別相對強度相對強度 力程力程(m) 作用時間作用時間(s)參與離子參與離子強作用強作用1 10-1510-23強子強子電磁作電磁作用用10-2長程長程10-20 10-16強子強子 輕子輕子 光光子子弱作用弱作用10-13 10-17 10-8強子強子 輕子輕子引力作引力作用用10-39長程長程一切物質(zhì)一切物質(zhì)四種基本相互作用四種基本相互作用1. 四種基本相互作用的性質(zhì)四種基本相互作用的性質(zhì)相互作用是通過交換一定粒子實現(xiàn)的相互作用是通過交換一定粒子實現(xiàn)的作用類型作用類型引力作用引力作用電