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1、原子核物理课程教学大纲课程性质：专业基础课教学对象：核工程与核技术辐射化工专业本科学生学时学分：54学时 3学分编写单位：核工程与技术学院编 写 人：杜纪富审 定 人：编写时间：2011年5月一、课程说明 1、课程简介本课程是原子物理学课程的姊妹篇，它以阐述原子及原子核的结构、特性为中心。主要内容包括核结构模型、原子核的放射性、衰变、衰变、衰变、核反应及核能和放射性的应用等。2、课程教学目标 本课程是近代物理学中的一个重要领域。通过该门课程的学习，使学生了解和掌握原子核的基本性质和结构、放射性现象及一般规律、原子核反应、射线与物质的相互作用、离子加速器、原子能的利用、核技术及应用、粒子物理的一
2、些简单理论，为学生将来继续学习核工程与核技术的课程奠定理论基础和实验技术能力。3、预修课程与后续课程大学物理、量子力学、原子物理学4、教学手段及教学方法建议原子核物理学是现代物理学的重要内容，作为应用物理专业的学生，原子核物理学的基础知识理论成为必要的学习内容。因此本门课程首先把基础知识和基本技能教给学生，使得学生扎实地学好，然后再介绍相关现代科学技术的重要成果。本课程以讲授为主，然后在课程中会介绍与核辐射相关的案例以及实验等。5、考核方式平时成绩占30%（考勤、课堂表现和作业），闭卷考试成绩占70%。6、指定教材杨福家等著， 原子核物理（第一版）复旦大学出版社，1993 7、教学参考书 1
3、卢希庭主编，原子核物理， 原子能出版社，2000年 2 王炎森、史福庭，原子核物理学， 原子能出版社， 1998年8、教学环节及学时安排表1 课程学时分配表章次教学内容学时分配一原子核的基本特性8二原子核结构4三原子核衰变10四原子核反应8五射线与物质的相互作用4六核辐射探测器4七粒子加速器4八原子能的利用4九核技术应用3十粒子物理浅说2十一复习考试3总计549、教学大纲修订说明二、教学内容第一章 原子核物理（8学时）教学目标 1、了解原子核物理的研究对象及其发展历史2、理解原子核是由核子（中子和质子）组成的，原子核半径的两种含义。3、理解原子核的结合能及其与质量的关系。4、了解原子核的自旋、
4、磁矩、电四极矩、宇称的定义。本章重点 1、 原子核半径的两种含义以及结合能与质量的关系。2、 核自旋，以及核磁矩、宇称和电四极矩 。本章难点 核自旋，以及核磁矩、宇称和电四极矩讲授内容第0节 绪论 原子核的发展历史（2学时）一、写在上课之前-原子模型的提出和发展二、补充： 描述电子运动状态的四个量子数三、原子核物理的研究对象1、历史回顾-重要人物 2、历史回顾-原子弹3、历史回顾两弹一星元勋第1节 原子核的基本性质（1学时）一 概论 原子核的基本性质1、电荷、大小（半径）、质量2、角动量（核自旋）3、磁矩、电四极矩4、宇称和统计性。二、原子核三、中子四 核素图第二节 原子核的大小（1学时）一、
5、核半径定义1、均方根半径2、等效均匀半径二、核电荷和核物质分布第三节 原子核的结合能（1.5学时）一、原子核的结合能（一） 1+12（二） 核的结合能（三） 比结合能二、液滴模型和质量半经验公式（一） 魏扎克公式（二） 计算第四节 原子核的自旋和统计性（1学时）一、核的自旋（一）精细结构（二）超精细结构二、核的统计性（一）费米-狄拉克统计（二）玻色子统计第五节 原子核的磁矩（0.5学时）一、核子的磁矩1、电子磁矩二、核的磁矩三、核磁共振法第六节 原子核的电四极矩（0.5学时）一、核的磁矩二、电四极矩和核的形状第七节 原子核的宇称（0.5学时）一、空间反演与宇称二、核的宇称第二章 原子核结构（4
6、学时）教学目标1、明确核力的特性及其产生机制。2、了解能较为成功的解释结合能半经验公式的两个核结构模型，即液滴模型和费米模型。3、了解幻数及其对壳层结构的几个实验事实的支持。4、了解核的形变的原因和导致的结果。本章重点 1、核力、壳层模型、幻数本章难点 核力、费米气体模型、壳层模型讲授内容第一节 核力（1.5学时）一、核力的主要性质二、核力的介子理论、三、核力的夸克模型。第二节 费米气体模型（1学时）一、费米气体模型、模型的基本思想二、费米能级三、对称能的表示式第三节 原子核的壳层模型（1学时）一、提出的背景二、幻数存在得到支持三、自旋轨道耦合项第四节 集体模型（0.5学时）一、原子核的集体模
7、型二、核的永久变形和描述三、核的转动、核的振动。第三章 原子核衰变（10学时）教学目标 1、理解衰变、衰变和衰变的基本理论，四个放射性核素系所含核素以及它们之间的比较。2、理解放射性活度、比活度的计算方法，以及怎样用衰变图来描述衰变过程。本章重点 衰变、衰变和衰变、放射性活度、比活度本章难点 放射性活度、比活度讲授内容 第一节 放射性衰变基本规律（4学时）一、指数衰变率二、半衰期和平均寿命三、放射性强度四、半衰期测量五、级联衰变规律六、同位素生产第二节 衰变（2学时）一、衰变的能量条件二、衰变的机制和半衰期三、衰变能与核能级图四、衰变分支比第三节 衰变（2学时）一、衰变的能量条件二、衰变连续谱
8、核中微子假说三、中微子存在的实验证明第四节 衰变（1.5学时）一、衰变 二、内转换电子三、同质异能跃迁第五节 穆斯堡尔效应（0.5学时）一、穆斯堡尔效应二、穆斯堡尔效应的发现三、穆斯堡尔效应应用第四章 原子核反应（8学时）教学目标1、了解几个著名的核反应和反应能的概念。2、理解实验室坐标系与质心坐标系之间的物理量变换方法。3、理解核反应截面的概念。4、了解原子核反应的三个基本过程。本章重点 核反应和反应能、实验室坐标系与质心坐标系之间的物理量变换本章难点 实验室坐标系与质心坐标系之间的物理量变换讲授内容 第一节 核反应概述（0.5学时）一、实现核反应的途径二、几个著名的核反应三、核反应过程的表
9、示和分类 四、反应道核守恒定律1、反应道2、核反应中的守恒定律 第二节 Q方程及其应用（1.5学时）一、反应能二、Q方程1. 激发能的计算三、Q方程应用第三节 实验室坐标系和质心坐标系（1.5学时）一、相对运动动能 二、阈能 第四节核反应截面核产额（2学时）一、核反应截面二、核反应产额 三、微分截面、分截面和总截面四、激发曲线和能谱 第五节 细致平衡原理（1.5学时）一、细致平衡原理 二、匹配能量 第六节 光学模型和复合核模型（1学时）一、核反应过程的描述 二、复合核模型 第五章 射线与物质的相互作用（4学时）教学目标1、理解各种射线与物质的相互作用过程中射程与能量关系式，以及作用过程中的能量
10、传递情况。2、熟练掌握g射线与物质的相互作用的三种结果，即光电效应、康普顿效应和电子对效应，以及物质对g射线的减弱和能量吸收。3、了解实用中子源和中子的种类，以及中子与物质的相互作用机制。本章重点 射线与物质的相互作用过程中射程与能量关系式、g射线与物质的相互作用本章难点 射程与能量关系式讲授内容第一节 带电粒子与靶物质原子的碰撞（1学时）一、带电粒子在靶物质中的慢化过程二、弹性碰撞与非弹性碰撞三、四种碰撞过程 1.电离损失2.辐射损失3.带电粒子与靶原子核的弹性碰撞4.带电粒子与核外电子的弹性碰撞第二节 重带电粒子与物质的相互作用（1学时）一、 作用类型二、重带电粒子在物质中的能量损失1.
11、电子阻止本领2. 核阻止本领三、重带电粒子的射程第三节 射线与物质的作用（0.5学时）一、电子在物质中的能量损失 二、电子的射程 三、正电子与物质的相互作用第四节 g射线与物质的相互作用（1学时）一、g射线与物质的相互作用主要方式1. 光电效应2. 康普顿散射3. 电子对效应 二、g射线的吸收 第五节 中子与物质的相互作用（0.5学时）一、中子和中子源1.散裂中子源二、中子和物质的作用1.中子核反应2.中子活化第六章 核辐射探测器（4学时）教学目标1、掌握几种常见的探测器。2、掌握辐射强度和辐射剂量的概念本章重点 几种探测器的原理本章难点 讲授内容第一节 气体探测器（1学时）一、核辐射引起气体
12、的电离二、电离室二、正比计数管第二节 闪烁探测器（1学时）一、工作原理二、闪烁体三、光电倍增管四、闪烁计数器第三节 半导体探测器、径剂探测器（1学时）一、 金硅面垒半导体探测器、高纯锗半导体探测器；二、 径迹探测器、原子核乳胶、威尔逊云室、气泡室、固体径迹探测器第四节 中子探测器（0.5学时）一、中子的分类与性质二、中子探测的基本方法三、常用中子探测器第五节 核辐射量度（0.5学时）一、 辐射强度二、 能谱仪三、辐射剂量第七章 粒子加速器（4学时）教学目标1、掌握各种离子加速器的结构，各种加速器的加速原理。2、了解加速器的应用。本章重点 加速器的结构，各种加速器的加速原理本章难点 加速原理讲授
13、内容第一节 加速器中产生带电粒子的源（0.5学时）一、加速器的发展二、电子枪三、离子源第二节 高压倍加器（0.5学时）第三节 静电加速器（0.5学时）一、范德格拉夫静电加速器二、串列加速器第四节 回旋加速器、直线加速器（0.5学时）第五节 绝缘芯变压器型加速器 （0.5学时）第六节 同步加速器（1学时）第七节加速器质谱计（0.5学时）第八章 原子能的利用（4学时）教学目标1、掌握裂变、聚变的机制及其制造的核武器。 2、理解原子能的和平利用。本章重点 裂变、聚变的机制本章难点 讲授内容 第一节 原子核的裂变（1学时）一、原子能的发展二、裂变的发现三、裂变机制四、自发裂变五、 裂变势垒六、诱发裂变七、链式反应第二节 原子核的聚变（1学时）一、太阳能-引力约束聚变二、氢弹-惯性约束聚变、三、可控聚变反应堆-磁约束四、几种可控核聚变第三节 核武器（1学时）一、三代核武器二、核武器、原子弹、氢弹、中子弹、核试验第四节 核动力（1学时）一、核动力、国内核电站发展第九章 核技术应用（3学时）教学目标 1、了解核技术在成像、工业、农业、医疗、探测、化工方面的应用。本章重点
