原子物理學第七章

原子物理學第七章第1頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月原子核組成★原子核由質子和中子組成原子核對原子性質起主要貢獻的是核的質量和電荷。元素的物理、化學性質或光譜特性主要與核外電子有關，而放射性現(xiàn)象則歸因于原子核。核素:具有相同質子數和相同中子數的一類原子核第2頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月原子核物理概論原子核的組成原子核質量原子核的自旋和磁矩放射性衰變的基本規(guī)律α衰變β衰變γ衰變核反應裂變與聚變第3頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月原子核質量第4頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月原子核質量第5頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月原子核平均結合能曲線原子核質量第6頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月原子核物理概論原子核的組成原子核質量原子核的自旋和磁矩放射性衰變的基本規(guī)律α衰變β衰變γ衰變核反應裂變與聚變第7頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月原子核的自旋是組成原子核的質子和中子的軌道角動量和自旋角動量（）之和。原子核的自旋和磁矩核磁矩(磁偶極矩)第8頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月原子核物理概論原子核的組成原子核質量原子核的自旋和磁矩放射性衰變的基本規(guī)律α衰變β衰變γ衰變核反應裂變與聚變第9頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月放射性衰變的基本規(guī)律放射性(radioactivity)衰變：不穩(wěn)定原子核自發(fā)地放射出各種射線后,轉變?yōu)榱硪环N原子核的現(xiàn)象.（1）指數衰變律發(fā)生衰變的原子核數目

t

時刻未發(fā)生衰變的原子核數目時間間隔第10頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）半衰期

半衰期

(halflifeperiod)

：放射性核素的原子核數目衰變到原來的一半所需要的時間。（3）平均壽命平均壽命：放射性原子核在衰變前的平均生存時間。放射性衰變的基本規(guī)律第11頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月估算地球的年齡目前238U(T1/2=4.5x109a)占99.3%，而235U(T1/2=0.70x109a)占0.72%.于是放射性衰變的基本規(guī)律第12頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月原子核物理概論原子核的組成原子核質量原子核的自旋和磁矩放射性衰變的基本規(guī)律α衰變β衰變γ衰變核反應裂變與聚變第13頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月能量守恒：衰變第14頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月原子核物理概論原子核的組成原子核質量原子核的自旋和磁矩放射性衰變的基本規(guī)律α衰變β衰變γ衰變核反應裂變與聚變第15頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月原子核物理概論原子核的組成原子核質量原子核的自旋和磁矩放射性衰變的基本規(guī)律α衰變β衰變γ衰變核反應裂變與聚變第16頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月β衰變第17頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月中子質子同一核子的兩個不同的量子態(tài)β衰變第18頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月原子核物理概論原子核的組成原子核質量原子核的自旋和磁矩放射性衰變的基本規(guī)律α衰變β衰變γ衰變核反應裂變與聚變第19頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月衰變（1）一般性質第20頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月60Co的衰變綱圖第21頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月第22頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月原子核物理概論原子核的組成原子核質量原子核的自旋和磁矩放射性衰變的基本規(guī)律α衰變β衰變γ衰變核反應裂變與聚變第23頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月核反應原子核與原子核或原子核與其它粒子（例如中子、光子等）之間的相互作用引起的各種變化。第24頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月產生核反應的途徑：

用放射源產生的高速粒子轟擊原子核；利用宇宙射線(cosmicray)來進行核反應；利用粒子加速器(accelerator)或反應堆(reactor)來進行核反應第25頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月核反應的表示方法：入射粒子出射

輕粒子靶原子核

生成核

（剩余核）（Target）(incomingparticle)（outgoinglight-weightparticle）(Residuenucleus)第26頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）著名的核反應1、歷史上第一個人工核反應2、第一個在加速器上實現(xiàn)的核反應第27頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月第一個人工核反應實驗簡圖氮氣氮氣熒光屏銀箔顯微鏡第28頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月3、產生第一個人工放射性核素的反應4、導致發(fā)現(xiàn)中子的核反應第29頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）Q方程能量守恒：第30頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月反應能Q：第31頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月原子核物理概論原子核的組成原子核質量原子核的自旋和磁矩放射性衰變的基本規(guī)律α衰變β衰變γ衰變核反應裂變與聚變第32頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）裂變(fission)的發(fā)現(xiàn)

重核的裂變：一個重原子核分裂為兩個或兩個以上中等質量碎片的現(xiàn)象。第33頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月原子核裂變的特點：裂變產物中含中子數很多裂變產物的質量分布很廣裂變釋放的能量很大發(fā)生裂變的原子核種類很多第34頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月第35頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）裂變機制液滴模型庫侖力核力第36頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)裂變能量及其利用(3)自發(fā)裂變(SF)第37頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月鏈式反應(chainreaction)U235U235U235中子第38頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月維持鏈式反應的條件：第39頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月反應堆(reactor)減速劑控制棒屏蔽體燃料元件第40頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月反應堆用途：

原子能動力制造放射性同位素產生大量中子產生核燃料第41頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月原子彈(A-bomb)穩(wěn)定器引爆裝置鈾塊或钚塊中子反射層彈殼第42頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月（5）輕核聚變(fusion)輕核的聚變（核聚變）：輕原子核聚合成較重原子核的核反應。第43頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月核聚變的特點：-與核裂變相比，釋放的能量更大-聚變材料十分豐富-聚變產物基本上是穩(wěn)定氦核，無放射性，不污染環(huán)境。第44頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月(6)太陽能——引力約束聚變碳—氮循環(huán)第45頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月2、質子—質子循環(huán)第46頁，課件共50頁，創(chuàng)作