《文科物理》电子教案第四章.ppt

三、原子核反应 氦核的质量比四个质子的质量轻约0.7％ 太阳上每秒钟约有6亿吨氢变成氦，其所有的氢都转变成氦约需100亿年，现在太阳已近中年，燃烧了约50亿年 大约50亿年后，当太阳上的氢聚合殆尽，它的膨胀会使距离它6000万公里的水星化为蒸汽，金星的大气也将被吹光，地球的海洋将沸腾。然后太阳还会膨胀，并把地球吞没……。 三、原子核反应 1938年发现的核裂变现象： 三、原子核反应 哈恩（O.Hahn,1879-1968） 约里奥－居里夫妇 （I. Curie ,1897-1956 and F. Joliot, 1900-58） 三、原子核反应 理论解释并命名“裂变”（fission）——梅特纳和弗里什 迈特钠（L. Meiner, 1878-1968） 三、原子核反应 链式反应 从核裂变到原子弹，必须突破诸多的关键问题： 可裂变材料的选取和制备； 确定实现链式裂变反应所必须的裂变物质的最小体积（临界体积）或临界质量； 达到临界与裂变点火的技术途径； 人工可控途径 三、原子核反应 * 文化物理 南京航空航天大学理学院 施大宁 shi@ /phyandart/ 第四章 物理科技 相得益彰 科学技术是第一生产力。 ―― 邓小平 X射线与放射性 原子核结构 原子核反应 原子能的和平应用 §4.1 核 物 理 与 核 技 术 中国的第一朵蘑菇云 世纪之交三大发现 X－射线（1895年） 第一位诺贝尔奖获得者 一、X射线与放射性 伦琴（W.K. Roentgen, 1845～1923 ) X射线是一种波长很短的电磁波，它的谱线结构包含连续谱部分和分立谱线 产生机制 元素的“指纹” 一、X射线与放射性 一、X射线与放射性 X 射线使人类看清了自己 X 射线使人类看清了自然 连续辐射的应用： 晶体结构的x射线分析 医学 经X射线谱分析，剑刃成分为: 铜80.3％、 锡18.8％、 铅 0.4％ 并经硫化处理 一、X射线与放射性 分立谱的应用： 2500年前的吴王剑 对艺术品结构、材料进行细微分析 一、X射线与放射性 分立谱的应用： 对达芬奇的名作进行分析 一、X射线与放射性 放射性（1896年） 铀（ 92 U）化合物形状相同的像 （H. Becquerel, 1852-1908） “偶然”＋“灵感”对科学家的发现“非常重要” ——杨振宁 一、X射线与放射性 1903年，居里夫妇和贝克勒尔共享诺贝尔物理学奖 居里夫妇发现了钍（Th）和镭（Ra）两种元素的放射性 从近8吨沥青铀矿中化学分离出0.01克镭，其放射性是铀元素的100万倍 一、X射线与放射性 三种不同的射线 射线是氦核——正电 射线是电子流——负电 ? 射线是光子流——中性 放射性是由于原子核的不稳定性导致的，原因是原子核太大难以粘在一起。 比铋（83号Bi）重的核都具有放射性 较轻的元素也有许多放射性同位素。碳-14（14C）是放射性的 一、X射线与放射性 一、X射线与放射性 ? 放射性是令人惊奇的，因为原子核内并无电子 奇妙的弱相互作用力—— 它使一个中子自发地转变为一个质子，同时产生一个高能电子，被射出原子核。 一、X射线与放射性 原子核的放射性由不确定原理决定 但是，给定原子核，其衰变掉一半的时间是确定的 ——半衰期 碳-14的半衰期是6000年 核时钟 铀的半衰期达到 1亿年 对马王堆一号墓中不同物品进行碳-14含量鉴定，分别得出应为公元前145年到165年之间，相差仅20年。 再根据其它文献记载，最终确定该墓下葬年代在公元前168年。 一、X射线与放射性 一、X射线与放射性 核时钟告诉我们自然界曾发生的事情和我们人类自己的过去 19世纪末，相继发现了x射线、放射性和电子 1911年卢瑟福提出了原子的核式模型 1913年玻尔完善了原子结构理论 1905年爱因斯坦提出