南京大學(xué)大學(xué)物理下課件-第16章原子核物理

匯報(bào)人：鄭老師2023-12-31南京大學(xué)《大學(xué)物理（下》課件-第16章原子核物理目錄原子核的概述原子核的放射性衰變?cè)雍说牧炎兒途圩冊(cè)雍说膽?yīng)用01原子核的概述19世紀(jì)末，科學(xué)家通過(guò)研究放射性現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)了原子核。原子核的發(fā)現(xiàn)原子核由質(zhì)子和中子組成，具有強(qiáng)相互作用力和電荷。原子核的性質(zhì)原子核的發(fā)現(xiàn)和性質(zhì)質(zhì)子和中子是構(gòu)成原子核的基本粒子。核子同位素核力具有相同質(zhì)子數(shù)和不同中子數(shù)的原子核稱為同位素。質(zhì)子和中子之間的強(qiáng)相互作用力，是維持原子核穩(wěn)定的主要因素。030201原子核的結(jié)構(gòu)原子核內(nèi)的核子結(jié)合在一起形成原子核所釋放出的能量。結(jié)合能平均每個(gè)核子的結(jié)合能，是衡量原子核穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。比結(jié)合能重原子核分裂成兩個(gè)較輕的原子核或輕原子核聚合成一個(gè)較重的原子核時(shí)釋放出巨大能量。裂變和聚變?cè)雍说慕Y(jié)合能02原子核的放射性衰變放射性衰變的類型放射性原子核放出一個(gè)α粒子（氦原子核），同時(shí)釋放出兩個(gè)中子，使原子序數(shù)減少2，質(zhì)量數(shù)減少4。β衰變放射性原子核放出一個(gè)電子，同時(shí)釋放出一個(gè)中子，使原子序數(shù)增加1，質(zhì)量數(shù)不變。γ衰變放射性原子核在發(fā)生α衰變或β衰變后，生成的新核處于激發(fā)態(tài)，會(huì)釋放出能量較高的光子，即γ射線。α衰變放射性衰變的強(qiáng)度隨時(shí)間的增加而按指數(shù)規(guī)律減少。指數(shù)衰減規(guī)律放射性衰變過(guò)程中，有一半原子核發(fā)生衰變所需要的時(shí)間。不同放射性同位素的半衰期不同，是放射性同位素的一個(gè)重要特征。半衰期隨著放射性衰變的進(jìn)行，剩余未發(fā)生衰變的原子核質(zhì)量與初始質(zhì)量之比逐漸減小。剩余質(zhì)量放射性衰變的規(guī)律

放射性衰變的機(jī)制弱相互作用β衰變是由中子通過(guò)弱相互作用將一個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子，同時(shí)釋放出一個(gè)電子和一個(gè)反中微子。電磁相互作用α粒子與電子之間存在電磁相互作用，使得α粒子被排斥，同時(shí)釋放出兩個(gè)中子。強(qiáng)相互作用在α衰變過(guò)程中，原子核中的兩個(gè)中子通過(guò)強(qiáng)相互作用轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子，同時(shí)釋放出一個(gè)α粒子。03原子核的裂變和聚變定義觸發(fā)條件裂變產(chǎn)物能量釋放原子核的裂變01020304原子核的裂變是指一個(gè)重核分裂成兩個(gè)或多個(gè)中等質(zhì)量原子核的現(xiàn)象。通常需要中子的轟擊或其它高能刺激，使原子核達(dá)到不穩(wěn)定狀態(tài)。裂變會(huì)產(chǎn)生多個(gè)新的中子和放射性元素。裂變過(guò)程中釋放出巨大的能量，是核能利用的重要途徑之一。原子核的聚變?cè)雍说木圩兪侵篙p元素核在超高溫和超高壓條件下融合成重元素核的過(guò)程。需要在極高的溫度和壓力條件下才能實(shí)現(xiàn)。聚變會(huì)產(chǎn)生中等質(zhì)量的原子核和釋放出大量能量。聚變過(guò)程中釋放出的能量遠(yuǎn)大于裂變，是太陽(yáng)等恒星發(fā)光發(fā)熱的能量來(lái)源。定義觸發(fā)條件聚變產(chǎn)物能量釋放聚變能量釋放聚變過(guò)程中，輕元素核融合成重元素核，同時(shí)釋放出大量能量和中子。比較雖然裂變和聚變都能釋放出巨大的能量，但聚變的能量釋放遠(yuǎn)大于裂變，且聚變不會(huì)產(chǎn)生放射性廢料。裂變能量釋放裂變過(guò)程中，原子核分裂成中等質(zhì)量的原子核，同時(shí)釋放出大量能量和中子。裂變和聚變的能量釋放04原子核的應(yīng)用利用核反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱能驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電，具有高效、低污染的特點(diǎn)。核能發(fā)電核電站運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)多重安全措施保障核反應(yīng)堆的安全可控性，降低事故風(fēng)險(xiǎn)。核電站安全性核電站產(chǎn)生的核廢料需要進(jìn)行妥善處理，以降低對(duì)環(huán)境和人類健康的影響。核廢料處理原子能發(fā)電放射性診斷利用放射性物質(zhì)標(biāo)記的示蹤劑進(jìn)行醫(yī)學(xué)影像檢查，有助于疾病的早期發(fā)現(xiàn)和診斷。放射性治療利用放射性物質(zhì)釋放的射線對(duì)腫瘤進(jìn)行照射，達(dá)到抑制或殺死腫瘤細(xì)胞的目的。放射性藥物利用放射性物質(zhì)標(biāo)記的藥物進(jìn)行藥物治療，提高藥物的靶向性和療效。放射性醫(yī)學(xué)應(yīng)用03020103古遺址研究通過(guò)對(duì)古遺址中放射性元素的分析，有助于研究古代文明的發(fā)展和演變。01放射性碳定年法利用放射性碳14測(cè)定