“原子核物理/基本性质与结构”的版本间的差异
来自Particle Pysics, UJN
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2026年9月30日 (三) 16:19的最后版本
课程首页 › 原子核的基本性质与结构
原子核的基本性质与结构
从组成、结合能到核结构模型。
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这讲要回答什么
- 原子核由什么组成？Z、N、A 分别表示什么？
- 质量亏损为什么对应结合能？分离一个核子需要多少能量？
- 核力有何特征？液滴模型、壳层模型与集体模型各解释什么？
按课件阅读
| 页码（PPTX） | 内容 | 读完能做什么 |
|---|---|---|
| 1—35 | 核的组成、电荷、质量和半径 | 写出 A=Z+N，解释半径随 A 约按立方根变化 |
| 36—58 | 质量亏损、总结合能、比结合能、最后核子分离能 | 区分“核子结合”与“核子移走”的能量记账 |
| 59—106 | 自旋、磁矩、电四极矩、统计性、宇称 | 认识这些量如何表征核态 |
| 107—120 | 核力及介子场图像 | 说出核力的短程性和饱和性 |
| 121—228 | 液滴、壳层、集体模型 | 用不同模型解释结合能、幻数和形变 |
核素与结合能
核素记法：AZX，其中 Z 是质子数，N=A−Z 是中子数。核的质量通常小于自由 Z 个质子与 N 个中子的质量之和。差值乘 c² 是总结合能：
B(Z,A) = [Z mₚ + (A−Z)mₙ − m(核)]c²
用中性原子质量计算时，可用氢原子质量替代质子质量，并近似忽略电子结合能差。
比结合能是 B/A，表示平均每个核子分得的结合能；最后中子分离能是 Sₙ(A,Z) = [M(A−1,Z)+mₙ−M(A,Z)]c²；最后质子分离能用去掉一个质子的核与氢原子的质量之和减去原核质量得到。S 为正，意味着从该核移走那个核子需要输入能量。若 S 为负，该分离道在能量上开放。
看动画时要注意：课件的第二行将 4He+n 写成 5He 并画出放能波纹。5He 对中子发射不稳定，不能把这幅图当作稳定结合并放出 γ 光子的例子；动画可作为辨认“分离能正负”的讨论题。
三种结构模型的分工
| 模型 | 主要图像 | 适合解释 |
|---|---|---|
| 液滴模型 | 核物质像近似不可压缩液滴 | 结合能的整体趋势、表面与库仑项、裂变倾向 |
| 壳层模型 | 核子在平均势中占据量子态 | 幻数、基态自旋与宇称 |
| 集体模型 | 单粒子运动与整体形变、转动、振动并存 | 形变核的转动谱与四极矩 |
课堂自测
- 5He → 4He+n 自发发生时，按上述定义 Sₙ(5He) 应为正还是负？说明原因。
- 为什么同样含有 A 个核子的不同核素，其比结合能可能不同？
- 幻数现象更适合由哪一种模型解释？
课件逐页文字索引
查看 c9 的逐页文字索引（228 页）。仅提取 PPTX 中可选中的文字；图、嵌入公式与动画以原 PPTX 为准。
