原子核物理

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

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 S_p 和中子分离能 S_n。

两个结合示例

最后质子和中子结合的两个例子

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。

下载动画（8.5 秒，无字幕）

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。
S_p(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。
S_n(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 A^1/3 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）。