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第29章 核物理和粒子物理 29.0 概述 原子核物理学是研究原子核的结构、特性及其相互转变的科学。从1896年贝克勒尔发现铀原子的放射性和1911年卢瑟福提出原子核型结构之后，经过大半个世纪的探索和研究，核理论和核技术得到了飞速的发展，导致了原子能和同位素的应用。 在医学上，放射性同位素已用于对疾病的诊断、治疗和研究，形成了专门的学科---核医学。 29.1 原子核的基本性质 17.1.3 质量亏损和结合能 17.2 原子核的衰变类型 核衰变---放射性核素自发地放射出某种射线而变为另一种核素的现象。放射性核素分为天然放射性核素和人工放射性核素两种。 ----核衰变过程遵守电荷守恒、质量守恒、能量守恒、动量守恒和核子数守恒。 ----核衰变有三种类型， 衰变、 衰变、 跃迁和内转换。 17.2.1 衰变 17.2.2 衰变 17.2.3 跃迁和内转换 17.3 原子核的衰变规律 29.2.3 放射性活度(放射性强度) * 教学基本要求 一、理解原子核的组成，掌握质量亏损和结合能的计算； 二、理解核衰变的几种类型，掌握核衰变的规律； 作业： 29.1.1 原子核的组成、质量和大小 一、原子核(又称为核素)的组成---由质子和中子组成。 质子以p表示，带正电，电量为 ， 质量为 ，用原子质量单位表示为1.007276u； 中子以n表示，不带电，质量为 ，用原子质量单位表示为1.008665u. 统称为核子 二、原子核的表示---核素种类很多，通常表示为 电荷数—是质子的个数，等于原子序数 核素 质量数—是质子数和中子数的总和 三、原子核的大小 四、同位素、同量异位素和同量异能素 ----质子数相同而中子数不同的核素叫同位素，在元素周期表中占据同一位置，化学性质相同。如 ----质量数相同而质子数不同的核素叫同量异位素， 如 ----质量数和原子序数相同而处于不同能态的核素叫同质异能素，通常在元素符号右上角标以m，如 五、核力---核子之间的相互作用力，不是电磁力，不是万有引力，是短程力，是强吸引力，具有饱和性。 一、质量亏损---由质子和中子组成的原子核的质量小于质 子和中子的质量和，二者之差称为质量亏损。 二、结合能---由相对论的质能关系知，质量变化有对应 的能量变化，核子组成原子核时的质量亏损以能量 形式放出，这个能量称为结合能。结合能与核子总 数之比称为比结合能。 (17-1) (17-2) 1u的质量亏损对应 931.5MeV 的结合能 例17-1 已知 的原子质量为235.11700u，试计算其质 量亏损、结合能、比结合能。 解：原子核的质量等于原子质量减去电子质量， 的 A=235，Z=92，电子有92个，所以它的质量为 　　原子核放射出高速 粒子流( 射线)而衰变为另一种原子核的过程。 ----- 粒子就是氦核( )，由两个质子和两个中子组成。 衰变前的原子核称为母核(母体)，衰变后的原子核称为子核(子体)。 衰变的位移定则为 衰变能 子核 母核 (17-3) 在元素周期表中子核前移两位 原子核放射出高速电子流( 射线)或高速正电子流( 射线)或俘获一个核外电子而衰变为另一种原子核的过程。 ----- 粒子就是负电子( )， 粒子就是正电子( ) 。 1. 衰变的位移定则为 衰变能 子核 母核 (17-4) 反中微子 在元素周期表中子核后移一位 2. 衰变的位移定则为 衰变能 子核 母核 (17-5) 中微子 在元素周期表中子核前移一位 在元素周期表中子核前移一位 3. 电子俘获的位移定则为 衰变能 子核 母核 (17-6) 中微子 处于激发态的放射性核素向低能态跃迁，有时不是放射出 光子，而是把能量交给核外电子，使电子飞出，这种过程称为内转换。 当放射性核素处于激发态时，它将放射出 光子( 射线