第十四章 原子核kkk

1、1第五篇原子物理第十四章原子核原子物理，是20世紀新建立的一個物理學分支。它研究原子核的結(jié)構(gòu)和變化規(guī)律，射線束的產(chǎn)生、探測和分析技術(shù)，以及與核能、核技術(shù)應(yīng)用有關(guān)的物理問題。它是一門既有深刻理論意義，又有重大實踐意義的學科。從1896年貝克勒爾發(fā)現(xiàn)鈾原子核的放射性和1911年盧瑟福提出原子的模型以后，經(jīng)過長期探索，核技術(shù)和核理論都有了很大的發(fā)展。目前原子核物理學已廣泛應(yīng)用到醫(yī)學上，出現(xiàn)了新興的邊緣學科____核醫(yī)學。本章主要介紹原子核的基

2、本性質(zhì)、衰變類型和衰變規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上討論與射線相關(guān)的一些問題及醫(yī)學應(yīng)用。第一節(jié)原子核的性質(zhì)我們將從原子核的基本結(jié)構(gòu)出發(fā)，討論原子核的組成、性質(zhì)和穩(wěn)定性等內(nèi)容。一、原子核的組成原子核的性質(zhì)原子核的穩(wěn)定性（一）原子核的組成原子核由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子核子。質(zhì)子帶一個單位正電荷（以電子的電荷e為單位，即1.602庫侖），常用符號p表示。中子不帶電，常用符號n表1910?示。在正常情況下，原子核外的電子數(shù)與核內(nèi)質(zhì)子數(shù)相等，整

3、個原子呈中性。質(zhì)子和中子質(zhì)量都極小，常采用原子質(zhì)量單位來度量，以符號u表示。國際上規(guī)定以自然界中普遍存在的原子質(zhì)量的為一個原子質(zhì)量單位原子質(zhì)量單位，1u＝1.660566㎏。質(zhì)子的質(zhì)量為C1261212710?1.007277u，是電子質(zhì)量的1836.1倍。中子的質(zhì)量比質(zhì)子略大一些，為1.008665u，是電[教學要點教學要點]1掌握放射性核素的衰變規(guī)律，衰變常數(shù)、半衰期、平均壽命、放射性活度等物理概念。2理解射線劑量的定義及射線的防護

4、方法。3了解原子核的基本性質(zhì)原子核的質(zhì)量虧損和結(jié)合能的物理意義以及放射性核素在醫(yī)學上的應(yīng)用。3，是物質(zhì)緊密集中之處。317mkg10??2核力核力是什么原因使質(zhì)子和中子聚合在一起形成原子核呢？核子之間的萬有引力與電磁力相比，是可以忽略的。于是我們可以設(shè)想，如若核子之間沒有更強大的引力作用把它們緊密地束縛在一起，質(zhì)子之間的強烈靜電斥力作用只能使原子核解體。核子之間的這種更強大的引力就是核力核力。核力有如下性質(zhì)：①核力具有短程性和飽和性。只

5、有當核子之間的距離等于或小于m數(shù)量級時，核力才表現(xiàn)出來?？梢姡肆槎坛塘?。核力1510?與液體中分子之間的作用力很相似，任一核子不可能與核內(nèi)所有核子都發(fā)生核力作用，而只能與核內(nèi)相鄰近的核子發(fā)生核力作用，而鄰近的核子數(shù)是相當有限的，所以核力具有明顯的飽和性。實驗表明，隨著原子核質(zhì)量數(shù)的增大，質(zhì)子之間的斥力作用比核力作用上升得更快，這正是原子核隨著質(zhì)量數(shù)的增大而表現(xiàn)出不穩(wěn)定性的原因。②核力是目前已知最強的力，是比萬有引力和電磁力大得多的一

6、種力。③核力的相互作用與核子的帶電狀況無關(guān)。在原子核內(nèi)，無論中子與中子之間，質(zhì)子與質(zhì)子之間，還是中子與質(zhì)子之間，表現(xiàn)的核力是相同的，與核子是否帶電無關(guān)。3核能級核能級原子核可以處于不同的能量狀態(tài)，稱為原子核的能級原子核的能級，和原子一樣，原子核的能級也是分立的。原子核的能量變化可以發(fā)生在能級之間的躍遷。在一定條件下（如核衰變），原子核可暫時處于較高能量的狀態(tài)，稱為激發(fā)態(tài)。處于激發(fā)態(tài)的核都不穩(wěn)定，會釋放出過剩的能量而回到基態(tài)。（三）原子核

7、的穩(wěn)定性1原子核的質(zhì)量原子核的質(zhì)量原子核的體積很小，幾乎集中了原子的全部質(zhì)量，通常是通過測定原子的質(zhì)量來推算原子核的質(zhì)量。原子的質(zhì)量等于原子核的質(zhì)量加上核外電子的質(zhì)量，再減去相當于電子全部結(jié)合能的質(zhì)量。如果忽略與核外全部電子結(jié)合能相聯(lián)系的質(zhì)量，則原子核的質(zhì)量近似地等于原子質(zhì)量與核外電子質(zhì)量之差。xMMeZm（141）exZmMM??2原子核的結(jié)合能原子核的結(jié)合能原子核既然是由質(zhì)子和中子組成，它的質(zhì)量等于全部核子質(zhì)量，但實際測量結(jié)果表明，