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1、核的集体模型：核的集体模型：每个核子在核内除了相对其它核子运动外，原子核的整体还发生振动与转每个核子在核内除了相对其它核子运动外，原子核的整体还发生振动与转动，处于不同运动状态的核，不仅有自己特定的形状，还具有不同的能量和角动量，这些动，处于不同运动状态的核，不仅有自己特定的形状，还具有不同的能量和角动量，这些 能量与角动量都是分立的，因而形成能级。能量与角动量都是分立的，因而形成能级。 核反应微分截面：核反应微分截面：（，）单位时间出射至（）单位时间出射至（，）方向单位立体角内的粒子数）方向单位立体角内的粒子数（单位时间的入射粒子数（单位时间的入射粒子数单位面积的靶核数）单位面积的靶核数）
2、核反应截面：核反应截面：一个粒子入射到单位面积内只含一个靶核的靶子上所发生的反应概率。一个粒子入射到单位面积内只含一个靶核的靶子上所发生的反应概率。 （一（一个入射粒子同单位面积靶上一个靶核发生反应的概率。个入射粒子同单位面积靶上一个靶核发生反应的概率。 ）单位时间发生的反应数（单单位时间发生的反应数（单 位时间的入射粒子数位时间的入射粒子数单位面积的靶核数）单位面积的靶核数） 核反应产额：核反应产额：入射粒子在靶中引起的反应数与入射粒子之比，即一个入射粒子在靶中引起入射粒子在靶中引起的反应数与入射粒子之比，即一个入射粒子在靶中引起反应的概率。反应的概率。1.1.什么是穆斯堡尔效应？为何同一个
3、核的什么是穆斯堡尔效应？为何同一个核的 共振吸收很难观测到？共振吸收很难观测到？ 答：将放射的答：将放射的 光子与吸收光子与吸收 光子的原子核束缚在晶格中，当光子的原子核束缚在晶格中，当 光子的能量满足一定条光子的能量满足一定条 件时，遭受反冲的不是单个原子核，而是整块晶体的质量远大于单个原子核的质量，所以件时，遭受反冲的不是单个原子核，而是整块晶体的质量远大于单个原子核的质量，所以 其反冲速度极小，反冲能量实际等于零。整个过程可看作无反冲的过程，这种效应叫做其反冲速度极小，反冲能量实际等于零。整个过程可看作无反冲的过程，这种效应叫做穆穆 斯堡尔效应。斯堡尔效应。由于原子核发射由于原子核发射
4、射线时，一般要受到反冲，本来是静止的处于激发态的原子核，当射线时，一般要受到反冲，本来是静止的处于激发态的原子核，当 它通过放射它通过放射 光子跃迁到基态时，光子跃迁到基态时， 光子激发能光子激发能 EoEo 的绝大部分，还有很小一部分变成了的绝大部分，还有很小一部分变成了 反冲核的动能反冲核的动能 ERER ；故；故 光子所释放的能量光子所释放的能量 E EO O-E-ER R，而处于基态的同类原子核吸收，而处于基态的同类原子核吸收 光子光子 时也会有同样的反冲，要把原子核激发态到能量时也会有同样的反冲，要把原子核激发态到能量 EoEo 的激发态，的激发态， 射线的能量则为射线的能量则为 E
5、 EO O+E+ER R， 同一核发射同一核发射 射线的能量与吸收射线的能量与吸收 射线而能量不同，所以同一核的射线而能量不同，所以同一核的 射线共振吸收很难射线共振吸收很难 观测到。观测到。2.2.、 射线本质分别是什么？在射线本质分别是什么？在 衰变或衰变或 衰变中，如果原子核放出衰变中，如果原子核放出 一个一个 粒子或者粒子或者 粒子原子核将怎样变化？粒子原子核将怎样变化？ 答：答： 射线本质：原子核放射出射线本质：原子核放射出 粒子粒子 射线本质：原子核放射出射线本质：原子核放射出 粒子或俘获一个轨道电子粒子或俘获一个轨道电子 射线本质：原子核通过发射射线本质：原子核通过发射 光子来实
6、现从激发态到较低能态的过程光子来实现从激发态到较低能态的过程 衰变：放一个衰变：放一个 粒子粒子, ,原子核的质子数减少两个，中子数也减少两个。原子核的质子数减少两个，中子数也减少两个。 衰变衰变: : 放出一个放出一个 -离子，则原子核中一个中子变为质子离子，则原子核中一个中子变为质子 放出一个放出一个 + 离子，则原子核中一个质子变为中子离子，则原子核中一个质子变为中子3.3. 能谱特点是什么，试用中微子假说解释。能谱特点是什么，试用中微子假说解释。 答：答： 粒子的能量是连续的；有一个确定的最大能量粒子的能量是连续的；有一个确定的最大能量 EmEm；曲线有一极大值，即在某一能量；曲线有一
7、极大值，即在某一能量 处，强度最大。处，强度最大。 由于原子核在由于原子核在 衰变过程中，不仅仅放出衰变过程中，不仅仅放出 粒子，还放出一个不带电的中性粒子，粒子，还放出一个不带电的中性粒子， 它的质量几乎小得为它的质量几乎小得为 0 0，则在，则在 衰变过程中有两种极端的情况：当衰变过程中有两种极端的情况：当 粒子和反冲核的动粒子和反冲核的动 量大小相等方向相反，此时衰变能量大小相等方向相反，此时衰变能 EdEEdE；当中微子和反冲核的动量大小相等方向相反；当中微子和反冲核的动量大小相等方向相反 时，时， 粒子的动能为粒子的动能为 0 0。所以在一般情况下，。所以在一般情况下， 粒子的动能介
8、于上述两种情况之间，故粒子的动能介于上述两种情况之间，故 能谱是连续分布的。能谱是连续分布的。7.7.给出质谱仪测质量原理给出质谱仪测质量原理（书上第（书上第 5 5 页）页） 质质谱谱仪仪以以离离子子源源、质质量量分分析析器器和和离离子子检检测测器器 为为核核心心。离离子子源源是是使使 试试样样分分子子 在在高高真真空空条条件件下下离离子子化化的的 装装置置。电电离离后后的的分分子子因因接接受受了了过过多多的的 能能量量会会进进一一 步步碎碎裂裂成成较较小小质质量量的的多多种种 碎碎片片离离子子和和中中性性粒粒子子。它它们们在在加加速速电电场场作作用用下下获获 取取具具有有相相同同能能量量的
9、的平平均均 动动能能而而进进入入质质量量分分析析器器。质质量量分分析析器器是是将将同同时时进进入入其其 中中的的不不同同质质量量的的离离子子，按按 质质荷荷比比 m m/ /z z 大大小小分分离离的的装装置置。分分离离后后的的离离子子依依次次 进进入入离离子子检检测测器器， 采采集集放放大大离离子子信信号号，经经计计算算机机处处理理，绘绘制制成成 质质谱谱图图。4.4.核的壳模型应用核的壳模型应用 基本思想：基本思想：a a、在核内存在一个、在核内存在一个平均力场平均力场，该力场是，该力场是所有其它核子对一个核子作用场的总和所有其它核子对一个核子作用场的总和，对于接近，对于接近 球形的原子核
10、，可以认为该力场为球形的原子核，可以认为该力场为有心场有心场。 b b、泡利原理、泡利原理不不仅仅限制了限制了某一能某一能级级上所能容上所能容纳纳的核子数的核子数，也限制了也限制了核内核子之核内核子之间间的碰撞的碰撞。碰。碰 后，核子后，核子不能到低能不能到低能态态上去上去，也，也不能两核子朝同一方向不能两核子朝同一方向；只能去；只能去占据未被填占据未被填满满的高能的高能态态，这在核与外界不交换能量条件下不可能发生。核子仍能保持原有的运动状态，即单个核子这在核与外界不交换能量条件下不可能发生。核子仍能保持原有的运动状态，即单个核子 的独立运动是可能的。所以，壳模型也叫独立粒子（或单粒子）模型。
11、的独立运动是可能的。所以，壳模型也叫独立粒子（或单粒子）模型。 应用：应用： 一、一、原子核基态的自旋与宇称原子核基态的自旋与宇称 壳模型能正确地预言绝大多数核的基态自旋和宇称，壳模型能正确地预言绝大多数核的基态自旋和宇称，这是它的最大成功之处。这是它的最大成功之处。 二、二、同核异能素岛的解释同核异能素岛的解释 对同核异能素岛的解释是壳模型的又一成功，并表明核内对同核异能素岛的解释是壳模型的又一成功，并表明核内核子的运动的确存在很强的自旋核子的运动的确存在很强的自旋- -轨道耦合。轨道耦合。 三、三、 衰变与壳模型的关系衰变与壳模型的关系 实验指出，奇实验指出，奇 A A 核的核的 衰变的衰
12、变的 loglog fTfT1/21/2 值与壳模型值与壳模型预言的跃迁级次（基态预言的跃迁级次（基态基态）相当符合。基态）相当符合。 四、四、核的磁矩核的磁矩 壳模型预言的奇壳模型预言的奇 A A 核的磁矩随自旋的变化关系。核的磁矩随自旋的变化关系。 五、五、原子核的电四极矩原子核的电四极矩 六、六、 跃迁概率跃迁概率 总结：总结：1 1）壳模型在说明）壳模型在说明幻数幻数，预言，预言核的基态自旋与宇称核的基态自旋与宇称，解释，解释同核异能素岛同核异能素岛和和 衰变跃迁级次衰变跃迁级次 等方面取得了巨大成功；等方面取得了巨大成功； 2 2）在）在原子核的磁矩原子核的磁矩（反映了变化趋势，但不
13、能精确得出结果）（反映了变化趋势，但不能精确得出结果） 、电四极矩电四极矩（不成功，但对（不成功，但对 双幻核附近解释成功）和双幻核附近解释成功）和 跃迁概率跃迁概率等方面，只能给出定性的说明。等方面，只能给出定性的说明。 5.5.给出给出 衰变的三种形式及其衰变条件及衰变的三种形式及其衰变条件及 EdEd 计算公式计算公式- -衰变（衰变（ 电荷数分别为电荷数分别为 1eYXA ZA Z), 1(),()(AZAZEdZ 和和 Z1 的同量异位素，只要前者的原子质量大于后者，就能发生的同量异位素，只要前者的原子质量大于后者，就能发生 -衰变。衰变。+ +衰变衰变 eYXA ZA Z122),
14、 1(),()(cmAZAZEed条件条件 eYXmAZMAZM2, 1,EC-EC-轨道电子俘获轨道电子俘获 YeXA ZA Z1iYeXWcmmmECE2 0)(条件条件 2/, 1,cWAZMAZMiYX6.6.试论述核磁共振测量基本思想试论述核磁共振测量基本思想答：根据答：根据 ，若，若 I I 已知，测量磁矩的实质在于已知，测量磁矩的实质在于 gIgI 因数。利用核磁因数。利用核磁 共振测共振测 gIgI如下，将被测如下，将被测 样品放在一个均匀的强磁场中，由于核具有磁矩样品放在一个均匀的强磁场中，由于核具有磁矩 II ，则，则 E=IE=I B=-IZB=-IZ B B IZIZ
15、是是 II 磁场上磁场上 Z Z 的投影，由的投影，由 ，IZIZ 有有 2I+12I+1 个值：个值：E=-glNE=-glN mIBmIB 能量随核在磁场中的取向不同而不同。按核取向不同，原有能级分裂成能量随核在磁场中的取向不同而不同。按核取向不同，原有能级分裂成 2I+12I+1 个子能级。个子能级。 根据选择定则：根据选择定则：mI=0mI=0，-1-1，+1+1，两相邻能级可以跃迁，则可得，两相邻能级可以跃迁，则可得 E=E= gINBgINB，在加强磁，在加强磁 场：当场：当 E=hE=h，所以得，所以得此时原子核将会吸收高频磁场能量而使核的取向发生改变，从而实现由较低子能级向相邻此时原子核将会吸收高频磁场能量而使核的取向发生改变，从而实现由较低子能级向相邻 较高能级跃迁。高频磁场的能量将被原子强烈吸收，
