《原子物理学》(褚圣麟)第十章 原子核.ppt

一、原子核的电荷与电荷数 原子核的一个重要特征是它的电荷。由卢瑟福的原子核式结构模型可知：  原子序数为Z的原子的中心有一个带有正电量为Ze的原子核。即 q=+ZeZ是原子序数，e是基本电荷，其数值为一个电子电量的绝对值。 二、原子核的质量与质量数 三、原子核的组成 四、原子核的大小 （2）PI在某特殊方向投影的数值为； （3）原子光谱的超精细结构 原子核的角动量（核自旋）可以从原子光谱的超精细结构，或从分子光谱测得。 例如，当用分辨本领更高的光谱仪观察钠的光谱时，会发现钠主线系第一条谱线D双线的D1线由相距为0.023埃的两条线组成,D2线由相距为0.021埃的两条线组成.这就是原子光谱的超精细结构。 六、原子核的宇称、电四极矩、统计性 1.原子核的宇称 2.原子核的电四极矩 3.原子核的统计性 1. 原子核的宇称 （1）空间反演变换： ?（x，y，z）? ?（-x，-y，-z） （2）宇称： 是表示描述微观粒子体系状态的波函数在空间反演变换下的奇偶性的物理量。 ?（x，y，z）= ?（-x，-y，-z） （偶宇称） ?（x，y，z）=- ?（-x，-y，-z ） （奇宇称） （3）宇称守恒： 孤立体系的宇称不会从偶性变为奇性或从奇性变为偶性。 2. 原子核的电四极矩 （1）原子核的电偶极矩： D=0 （2）电四极矩： 3.原子核的统计性 （1）交换对称性： 两个相同的粒子互相交换时对波函数的影响 ?（r1，r2、、、ri、、、rj、、、rn）=± ? （r1，r2、、、rj、、、ri、、、rn） （“+”号交换对称） （“-”号交换反对称） （2）费米子和玻色子： 费米子：自旋为半整数的粒子，如电子、质子、中子等遵从费米-狄拉克统计规律，受泡利原理限制，波函数是交换反对称的。 玻色子：自旋为零或整数的粒子，如光子、等遵从玻色-爱因斯坦统计规律，不受泡利原理限制，波函数是交换对称的。 A为奇数的原子核是费米子，遵从费米-狄拉克统计。 A为偶数的原子核是玻色子，遵从玻色-爱因斯坦统计。 七、原子核的结合能 1.质量亏损 2.原子核的结合能 3.平均结合能（比结合能） 原子核的质量总是小于组成它的所有核子的质量和，两者质量之差称为质量亏损。 ?m=[ZmH+（A-Z）mn] - MA 3.平均结合能（比结合能） （1）若干分散的核子组成原子核时，平均每个核子所释放的能量或把原子核分离成单个核子时，平均需要供给每个核子的能量。 （2）平均结合能的物理意义：标志着原子核的 稳定性。 （3）计算公式： §10.2 核力 一、核力的基本特征 二、核力的介子理论 一、核力的基本特征 3）核力是具有饱和性的交换力 4）核力与核子的电荷状态无关 6）核力具有非中心力成分 1935年，日本的汤川秀树提出了核力的介子场论。他认为核力也是一种交换力，核子间的相互作用是由于交换介子场的量子——介子而引起的，并且由力程预言了介子的质量介于电子质量和核子质量之间，是电子质量的200多倍。 一、费米气体模型 二、液滴模型 三、壳层模型 四、集体模型 一、 原子核的衰变规律 （二）、放射性衰变的基本规律 2．半衰期 （三）放射系 许多放射性同位素并非一次衰变就达到稳定，而是一代接一代地衰变，直到稳定的核素为止，这样就构成一个放射系，自然界共有四个放射系，其中三个是天然存在的，一个是人工制造的。 二、 ?衰变 （二）、?能谱和原子核能级 三、 ?衰变 1930年，泡利提出了中微子假设，成功地解释了上述矛盾， 　并被以后的实验所证实 （二）、?衰变的三种类型及衰变条件 K俘获: p + e- ? n +? e 四、 ?衰变 五、 穆斯堡尔效应 1、共振吸收（原子）：因为同种原子的固有频率相同 §10.５ 原子核反应 2．核反应中的守恒定律 2．Q方程 3．反应阈能 2、重核裂变能 3、裂变机制—液滴模型 核力中主要的是中心力，但还会有一些非中心力： 一种是自旋轨道耦合力，它和自旋相对取向有关； 另一种叫张量力，它和自旋相对于两核子连线的方向有关。 在经典电磁理论中，我们引入了电磁场的概念，认为电荷间的相互作用是通过“场”来传递的， 那么这种场到底是什么东西呢？ 二、核力的介子理论 量子电动力学和量子场论告诉我们，电磁场是量子化的，这个“场”是由“虚光子”组成的；电荷间的相互作用就是通过交换虚