《原子物理学(第十章)》-课件.ppt

原子物理学 原子核是原子的中心体，研究这个中心体的特性、结构和变化等问题的一门科学称为原子核物理学。 关于原子核的知识可以分为两个方面，一方面是对原子核的结构、核力、核反应等问题的研究，这些是涉及物质结构的基本问题的。研究的目的是为了了解自然，掌握自然规律，为更多地利用自然开辟道路的；另一个方面是原子能和放射性的应用。上述两方面的研究有密切联系，是互相推动前进的。对原子核的研究在理论上和应用上都有重要性。 原子物理学 10.1 原子核的基本性质 本节讨论原子核作为一个整体所具有的性质，不涉及原子核内部结构和变化问题。这些基本性质对原子和组成的分子都有影响，可以从有关原子和分子的研究推断出来。对有些性质也需要直接对原子核进行研究方能有准确的结论。 原子物理学 10.1 原子核的基本性质 1、原子核的电荷 原子核带正电，数值总是最小电量单位（库仑)的整数倍。与元素周期表中的原子序数Z是一致的。原子序数Z可以从不同的实验测得。自然界中原子序数最高的元素是铀，它在周期表中居第92位，它的原子核就带有92倍最小电量单位的正电荷。人工合成的元素的Z值已超过100了。 原子物理学 10.1 原子核的基本性质 2、原子核的质量 原子核有质量。对原子核的描述或进行某些计算时，往往用整个中性原子的质量数值。原子的总质量等于原子核的质量加核外电子的质量，再减去相当于电子全部结合能的数值。所以由原子总质量可以算出原子核的质量。以后谈到原子质量都指中性原子的总质量。 原子物理学 10.1 原子核的基本性质 2、原子核的质量 原子质量可以用质谱仪测得，也可以由其他方法推算。原子质量的质量通常用原子质量单位u来表示（1u=1.66055×10-27）。表10.1开列了几种核素的质量。用质量单位表示的核素质量都很接近一个整数的，这个整数称为各核素的质量数A。如表中第二列中数字。 原子物理学 10.1 原子核的基本性质 2、原子核的质量 原子物理学 10.1 原子核的基本性质 2、原子核的质量 原子物理学 10.1 原子核的基本性质 3、原子核的成分 原子核是由质子和中子两种粒子组成的。 的原子核只是一个质子，所以质子就是带一个单位正电荷的最轻的氢核。中子是质量等于1.0086654质量单位的中性粒子。由于这两种粒子的质量数都是1，所以原子核的质量数A也代表构成这个原子核的质子和中子的总数。代表原子核电量的Z也代表核内的质子数。N=A-Z是核内的中子数。质子和中子统称核子。 原子物理学 10.1 原子核的基本性质 4、原子核的大小 原子物理学 10.1 原子核的基本性质 4、原子核的大小 原子物理学 10.1 原子核的基本性质 5、原子核的角动量 原子核具有角动量，它的总角动量等于 ，I为整数或半整数，称为原子核的自旋量子数。原子核的总角动量往往按照习惯称为原子核的自旋。同核外电子的情况相仿，原子核角动量在任一方向可以观察到的最大分量是 。 一个原子核的总角动量是构成这个原子核的质子和中子的轨道角动量和它们的自旋角动量的矢量和。当原子核被激发，激发态的角动量不一定等于基态的角动量。 原子物理学 10.1 原子核的基本性质 5、原子核的角动量 原子核的角动量可以从原子 光谱的超精细结构、或从分 子光谱测得。表10.2中开 列了一些原子核的I值。可 以看到，具有偶数质量数A 的原子核的I值都是整数， 奇数质量数的原子核的I值 都是半整数。 原子物理学 10.1 原子核的基本性质 6、原子核的磁矩 原子核中带电的质子的运动会产生磁场，所以原子核具有磁矩。以后会了解中子也对原子核的磁矩有贡献。原子核的总磁矩，如同核外电子的情况，可以表达为 （10.1-3） 式中M是质子的质量，β称为核磁子。M比电子质量大1836倍，所以核磁子比玻尔磁子小1836倍。因此原子核磁矩比原子磁矩要小得多。 原子物理学 10.1 原子核的基本性质 6、原子核的磁矩 原子核的g因子的数值不能通过公式计算，只能由实验测得，其数值有正有负。 原子核磁矩可以用核磁共振等方法测得。表10.2中的是核磁矩最大可能分量的数值，以核磁子为单位，因此表中的数值就是Ig。 原子物理学 10.1 原子核的基本性质 7、原子核的电四极矩 由实验可知原子核的电荷分布不一定是球形对称的。 当带电体的电荷分布是球形对称时，在体外离球心R处的电势是 q是带电体的总电荷。 原子物理学 10.1 原子核的基本性质 7、原子核的电四极矩