第三章原子核和粒子-没讲PPT文档格式.ppt
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质子(p)p)p)p)、中子、中子、中子、中子(n)(n)(n)(n)的质量:
的质量:
原子质量单位原子质量单位3.3.3.3.原子核的质量原子核的质量原子核的质量原子核的质量原子核的质量,可以由原子核的质量,可以由原子核的质量,可以由原子核的质量,可以由原子质量推算原子质量推算原子质量推算原子质量推算,也可以,也可以,也可以,也可以由核子的数目由核子的数目由核子的数目由核子的数目推算推算推算推算。
原子的质量原子的质量原子的质量原子的质量=原子核的质量原子核的质量原子核的质量原子核的质量+所有电子质量所有电子质量所有电子质量所有电子质量相当于所有电子结合能的数值(可忽略)。
相当于所有电子结合能的数值(可忽略)。
原子核的质量原子核的质量原子核的质量原子核的质量=所有核子的质量所有核子的质量所有核子的质量所有核子的质量相当于所有核子结合能的数值。
相当于所有核子结合能的数值。
采用原子质量单位,原子(核)的质量接近一整数,这整数采用原子质量单位,原子(核)的质量接近一整数,这整数采用原子质量单位,原子(核)的质量接近一整数,这整数采用原子质量单位,原子(核)的质量接近一整数,这整数称为原子(核)的称为原子(核)的称为原子(核)的称为原子(核)的质量数质量数质量数质量数,AAAA。
原子核的符号表示:
ZZZZ:
质子数:
质子数中子数中子数中子数中子数=A-Z=A-Z=A-Z=A-Z它们的化学和一般物理性质几乎它们的化学和一般物理性质几乎它们的化学和一般物理性质几乎它们的化学和一般物理性质几乎相同,但相同,但相同,但相同,但核性质完全不同!
核性质完全不同!
4.4.4.4.原子核的大小和形状原子核的大小和形状原子核的大小和形状原子核的大小和形状原子核的形状一般为近似椭球,其长短半轴之比一般不大于原子核的形状一般为近似椭球,其长短半轴之比一般不大于原子核的形状一般为近似椭球,其长短半轴之比一般不大于原子核的形状一般为近似椭球,其长短半轴之比一般不大于5/45/45/45/4,可近似看作球形。
核电四极矩是核偏离球形的量度。
,可近似看作球形。
由实验得到核半径的经验公式:
原子核的密度近似为一常数,而且核的密度非常大。
5.5.5.5.核自旋和核磁矩核自旋和核磁矩核自旋和核磁矩核自旋和核磁矩核自旋核自旋质子和中子都是费米子,具有自旋角动量量子数质子和中子都是费米子,具有自旋角动量量子数质子和中子都是费米子,具有自旋角动量量子数质子和中子都是费米子,具有自旋角动量量子数1/21/21/21/2。
核的角动量是中子的自旋、质子的轨道和自旋之和。
习习习习惯上也称它为惯上也称它为惯上也称它为惯上也称它为原子核的自旋。
原子核的自旋。
原子核自旋角动量原子核自旋角动量原子核自旋角动量原子核自旋角动量:
II:
核自旋角动量量子数。
为整数或半整数。
:
实验发现:
偶偶偶偶-偶核(中子和质子数都为偶数)自旋为零;
偶核(中子和质子数都为偶数)自旋为零;
奇奇奇奇-偶核自旋为半整数;
偶核自旋为半整数;
奇奇奇奇-奇奇奇奇核自旋为整数;
核自旋为整数;
核磁矩核磁矩gg由实验确定,有正有负。
由实验确定,有正有负。
6.6.6.6.核的统计性质和宇称核的统计性质和宇称核的统计性质和宇称核的统计性质和宇称统计性质统计性质统计性质统计性质:
描述全同粒子交换时波函数的对称性:
描述全同粒子交换时波函数的对称性。
两个。
两个全同原子核对换,即将两核中的核子一一交换。
核子每交全同原子核对换,即将两核中的核子一一交换。
核子每交换一次,体系波函数改变一次符号(核子是费米子),总换一次,体系波函数改变一次符号(核子是费米子),总换一次,体系波函数改变一次符号(核子是费米子),总换一次,体系波函数改变一次符号(核子是费米子),总的符号改变次数的符号改变次数的符号改变次数的符号改变次数(-1-1)AA。
对对对对质量数质量数质量数质量数AA为奇数的核为奇数的核为奇数的核为奇数的核,交换两核,体系波函数符号改,交换两核,体系波函数符号改,交换两核,体系波函数符号改,交换两核,体系波函数符号改变,即该种核变,即该种核变,即该种核变,即该种核属费米子属费米子属费米子属费米子。
对对对对质量数质量数质量数质量数AA为偶数的核为偶数的核为偶数的核为偶数的核,交换两核,体系波函数符号没,交换两核,体系波函数符号没,交换两核,体系波函数符号没,交换两核,体系波函数符号没改变,即该种核改变,即该种核改变,即该种核改变,即该种核属玻色子属玻色子属玻色子属玻色子。
宇称宇称宇称宇称:
描述微观粒子体系状态的波函数在空间反演变换描述微观粒子体系状态的波函数在空间反演变换描述微观粒子体系状态的波函数在空间反演变换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。
下的奇偶性的物理量。
(xxxx,yyyy,zzzz)=(-x-x-x-x,-y-y-y-y,-z-z-z-z)(偶宇称)偶宇称)偶宇称)偶宇称)(xxxx,yyyy,zzzz)=-=-=-=-(-x-x-x-x,-y-y-y-y,-z-z-z-z)(奇宇称)奇宇称)奇宇称)奇宇称)在电磁和强相互作用情形,孤立体系的宇称不会从偶性变在电磁和强相互作用情形,孤立体系的宇称不会从偶性变在电磁和强相互作用情形,孤立体系的宇称不会从偶性变在电磁和强相互作用情形,孤立体系的宇称不会从偶性变为奇性或从奇性变为偶性。
为奇性或从奇性变为偶性。
-宇称守恒宇称守恒宇称守恒宇称守恒。
在弱相互作用中,在弱相互作用中,在弱相互作用中,在弱相互作用中,宇称不守恒宇称不守恒宇称不守恒宇称不守恒。
1919191956565656年,李政道和杨振宁年,李政道和杨振宁年,李政道和杨振宁年,李政道和杨振宁提出提出提出提出,1957,1957,1957,1957年吴键雄用年吴键雄用年吴键雄用年吴键雄用衰变的实验加以证实,是近代物理衰变的实验加以证实,是近代物理衰变的实验加以证实,是近代物理衰变的实验加以证实,是近代物理学史中的一个重大突破。
学史中的一个重大突破。
1957195719571957年,李、杨获诺奖。
年,李、杨获诺奖。
6.6.6.6.原子核的结合能原子核的结合能原子核的结合能原子核的结合能氘核由一个质子和一个中子组成。
氘核由一个质子和一个中子组成。
质量亏损:
核子质量与组成的原子核质量的差值。
核子结合成原子核过程中亏损的质量,以能量的形式核子结合成原子核过程中亏损的质量,以能量的形式核子结合成原子核过程中亏损的质量,以能量的形式核子结合成原子核过程中亏损的质量,以能量的形式放出。
放出。
-原子核的结合能。
原子核的结合能。
以原子质量来计算结合能(忽略电子结合能):
例:
已知已知已知已知的原子质量是的原子质量是的原子质量是的原子质量是9.0121858u9.0121858u,计算该核素的结合能,计算该核素的结合能,计算该核素的结合能,计算该核素的结合能平平平平均(比)结合能均(比)结合能均(比)结合能均(比)结合能:
58.163/9=6.463Mev58.163/9=6.463Mev核子的比结能越大,原子核越稳定。
核子的比结能越大,原子核越稳定。
中等质量核(中等质量核(A=40-120)的结合能约为)的结合能约为8.5Mev,原子核稳定。
,原子核稳定。
质量数质量数小于小于30的核结合能有周期性变化,最大值在的核结合能有周期性变化,最大值在A等于等于4的倍数。
的倍数。
质量数质量数30以上的以上的核,平均结合能变化不大,显示了核力的饱和性。
核,平均结合能变化不大,显示了核力的饱和性。
比结合能比结合能B/A随质量数随质量数A的变化的变化3.2原子核的放射性衰变原子核的放射性衰变18961896年:
贝克勒耳,铀的放射性现象;
年:
18981898年:
居里夫妇,年:
居里夫妇,PoPo,Ra;
Ra;
19341934年:
约里奥年:
约里奥.居里夫妇,人工放射性。
居里夫妇,人工放射性。
不稳定的原子核自发地蜕变,变为另一种状态或另一原子核,不稳定的原子核自发地蜕变,变为另一种状态或另一原子核,不稳定的原子核自发地蜕变,变为另一种状态或另一原子核,不稳定的原子核自发地蜕变,变为另一种状态或另一原子核,同时放出一些射线,这种现象称为同时放出一些射线,这种现象称为同时放出一些射线,这种现象称为同时放出一些射线,这种现象称为原子核的放射性衰变。
原子核的放射性衰变。
原子
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- 第三 原子核 粒子