原子核物理
来自Particle Pysics, UJN
原子核物理
第九章 · 原子核的基本性质和结构
原子及原子核物理
从核子的组成与尺度出发,理解结合能、核力以及原子核的结构。当前课堂重点是最后一个质子或中子的结合能。
| 9.1 组成 | 9.2 电荷、质量和半径 | 9.3 结合能 | 9.4 角动量和磁矩 | 9.5 统计性和宇称 | 9.6 核力 | 9.7 结构模型 |
目录
9.3 结合能
本次课:最后一个核子的结合能
让一个质子或中子离开原子核,需要多少能量?把结合过程倒过来看,就能理解质子分离能 Sp 和中子分离能 Sn。
两个结合示例
动画依次演示 4H + p 与 4He + n。注意:5He 的中子分离能为负,它不能束缚最后一个中子,因此第二段表现中子短暂靠近后重新逸出。
分离能的定义
- 取走质子:母核的质量数 A 减 1,质子数 Z 减 1。
- Sp(A,Z) = B(A,Z) − B(A−1,Z−1)
- 取走中子:母核的质量数 A 减 1,质子数 Z 不变。
- Sn(A,Z) = B(A,Z) − B(A−1,Z)
当分离能为正时,取走该核子需要输入能量。分离能为负表示该核子相对于相应分离道未被束缚。比较具体反应的能量时,还应核对质量数、电荷数守恒,并计算反应 Q 值。
第九章学习路线
9.1 原子核的组成
认识质子、中子、质量数及核素记号,区分核素与元素。
9.2 原子核的电荷、质量和半径
理解核电荷与质量的测量、核半径的 A1/3 规律以及核物质密度。
9.4 原子核的角动量和磁矩
认识核自旋的来源,以及磁矩与角动量的关系。
9.5 原子核的统计性和宇称
了解原子核的统计性质与宇称概念。
9.6 核力
讨论核力的作用范围、饱和性和电荷无关性。
9.7 原子核结构模型
从液滴模型、壳层模型走向核的集体运动。
课程资料
参考教材:郭江《原子及原子核物理》(第2版)。