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1、原子核物理概论,原子核的组成 原子核质量 原子核的自旋和磁矩 放射性衰变的基本规律 衰变 衰变 衰变 核反应 裂变与聚变,原子核组成,原子核由质子和中子组成,原子核对原子性质起主要贡献的是核的质量和电荷。,元素的物理、化学性质或光谱特性主要与核外电子有关，而放射性现象则归因于原子核。,核素:具有相同质子数和相同中子数的一类原子核,原子核物理概论,原子核的组成 原子核质量 原子核的自旋和磁矩 放射性衰变的基本规律 衰变 衰变 衰变 核反应 裂变与聚变,原子核质量,原子核质量,原子核平均结合能曲线,原子核质量,原子核物理概论,原子核的组成 原子核质量 原子核的自旋和磁矩 放射性衰变的基本规律 衰变
2、 衰变 衰变 核反应 裂变与聚变,原子核的自旋是组成原子核的质子和中子的轨道角动量和自旋角动量（ ）之和。,原子核的自旋和磁矩,核磁矩(磁偶极矩),原子核物理概论,原子核的组成 原子核质量 原子核的自旋和磁矩 放射性衰变的基本规律 衰变 衰变 衰变 核反应 裂变与聚变,放射性衰变的基本规律,放射性(radioactivity)衰变：不稳定原子核自发地放射出各种射线后,转变为另一种原子核的现象.,（1）指数衰变律,发生衰变的 原子核数目,t 时刻未发生衰变的原子核数目,时间间隔,（2）半衰期,半衰期 (half life period) ：放射性核素的原子核数目衰变到原来的一半所需要的时间。,（
3、3）平均寿命,平均寿命：放射性原子核在衰变前的平均生存时间。,放射性衰变的基本规律,估算地球的年龄,目前238U(T1/2=4.5x109a)占99.3%， 而235U(T1/2= 0.70x109a)占0.72%. 于是,放射性衰变的基本规律,原子核物理概论,原子核的组成 原子核质量 原子核的自旋和磁矩 放射性衰变的基本规律 衰变 衰变 衰变 核反应 裂变与聚变,能量守恒：,衰变,原子核物理概论,原子核的组成 原子核质量 原子核的自旋和磁矩 放射性衰变的基本规律 衰变 衰变 衰变 核反应 裂变与聚变,原子核物理概论,原子核的组成 原子核质量 原子核的自旋和磁矩 放射性衰变的基本规律 衰变 衰
4、变 衰变 核反应 裂变与聚变,衰变,衰变,原子核物理概论,原子核的组成 原子核质量 原子核的自旋和磁矩 放射性衰变的基本规律 衰变 衰变 衰变 核反应 裂变与聚变, 衰变,（1）一般性质,60Co 的衰变纲图,原子核物理概论,原子核的组成 原子核质量 原子核的自旋和磁矩 放射性衰变的基本规律 衰变 衰变 衰变 核反应 裂变与聚变,核反应,原子核与原子核或原子核与其 它粒子（例如中子、光子等） 之间的相互作用引起的各种变化。,产生核反应的途径：,用放射源产生的高速粒子轰击原子核； 利用宇宙射线(cosmic ray)来进行核反应； 利用粒子加速器(accelerator)或反应堆(reactor
5、)来进行核反应,核反应的表示方法：,入射 粒子,出射 轻粒子,靶原 子核,生成核 （剩余核）,（Target）,(incoming particle),（outgoing light-weight particle）,(Residue nucleus),（1）著名的核反应,1、历史上第一个人工核反应 2、第一个在加速器上实现的核反应,第一个人工核反应实验简图,3、产生第一个人工放射性核素的反应 4、导致发现中子的核反应,（2）Q方程,能量守恒：,反应能Q ：,原子核物理概论,原子核的组成 原子核质量 原子核的自旋和磁矩 放射性衰变的基本规律 衰变 衰变 衰变 核反应 裂变与聚变,（1）裂变(f
6、ission)的发现,重核的裂变：一个重原子核分裂为两个或两个以上中等质量碎片的现象。,原子核裂变的特点：,裂变产物中含中子数很多 裂变产物的质量分布很广 裂变释放的能量很大 发生裂变的原子核种类很多,（2）裂变机制,(4) 裂变能量及其利用,(3) 自发裂变(SF),链式反应(chain reaction),维持链式反应的条件：,反应堆(reactor),反应堆用途：,原子能动力 制造放射性同位素 产生大量中子 产生核燃料,原子弹(A-bomb),（5）轻核聚变(fusion),轻核的聚变（核聚变）：轻原子 核聚合成较重原子核的核反应。,核聚变的特点：,- 与核裂变相比，释放的能量更大 - 聚变材料十分丰富 - 聚变产物基本上是稳定氦核，无放射性，不污染环境。,(6)太阳能引力约束聚变,碳氮循环,2、质子质子循环,（7）氢弹(h-bomb) 惯性约束聚变,国际原子能机构,
