物理书第1章简析.doc

第一章 放射物理基础 E.B. PODGORSAKDepartment of Medical Physics,McGill University Health Centre,Montreal, Quebec, Canada 翻译 柏森 王石 1.1.引言 1.1.1. 基本物理常数（取四位有效数字） ·阿伏伽德罗常数: NA = 6.022 × 1023 原子数/克－原子 ·阿伏伽德罗常数: NA = 6.022 × 1023 分子数/克－摩尔 ·真空中的光速: c = 299 792 458 m/s (≈3 × 108 m/s) ·基本电荷: e = 1.602 × 10-19 C ·电子静止质量: me– = 0.5110 MeV/c2 ·正电子静止质量: me+ = 0.5110 MeV/c2 ·质子静止质量: mp = 938.3 MeV/c2 ·中子静止质量: mn = 939.6 MeV/c2 ·原子质量单位: u = 931.5 MeV/c2 ·普朗克常数: h = 6.626 × 10–34 J·s ·真空中的介电常数: ε0 = 8.854 × 10–12 C/(V·m) ·真空中的介电常数: μ0 = 4π × 10–7 (V·s)/(A·m) ·牛顿万有引力常数: G = 6.672 × 10–11 m3·kg–1·s-2 ·质子质量/电子质量: mp/me = 1836.0 ·电子荷质比: e/me = 1.758 × 1011 C/kg 1.1.2 重要物理常数和关系的推导 ·真空中的光速： ≈3×108 m/s (1.1) ·简约普朗克常数×真空中的光速： ＝ 197.3 MeV·fm ≈ 200 MeV·fm (1.2) ·精细结构常数： (1.3) ·波尔半径： （1.4） ·里德伯能量： (1.5) ·里德伯常数： (1.6) ·经典电子半径： (1.7) ·电子康普顿波长： (1.8) 1.1.3. 物理量和单位 ·物理量采用其数字值（大小）和相应单位描述。 ·描述物理量符号采用斜体字，描述单位的符号用罗马字体（例如：m = 21 kg；E = 15 MeV)。 ·物理量数字值和单位间必需有空格（例如：21 kg 而非 21kg；15 MeV 而非 15MeV)。 ·当前使用公制单位系统如 Système international d’unités （国际单位制），缩写为 SI。SI 系统基于七个基本物理量的基准单位： 长度 l: 米 (m)。质量 m: 千克 (kg)。时间 t: 秒 (s)。电流 I: 安培 (A)。温度 T: 开尔文 (K)。物质的量：摩尔 (mol)。发光强度: 烛光 (cd)。 所有其它量和单位都源于这七个基本量和单位。（见表1.1） 表1.1 基本和导出物理量及其在国际单位制和放射物理中的单位 物理量 符号 SI 放射物理中 换算关系 单位 使用的单位 长度 质量 时间 电流 电荷 力 动量 动能 1.1.4. 自然中力的分类 各种类型粒子间相互作用存在四种不同类型的力（见表1.2）。作用强度数量级以从大到小的顺序分别是强力、电磁力（EM）、弱力和引力，相对强度分别是 1、1/137、10－6 和 10－39。 ·电磁力和万有引力的作用距离无限大（依赖于 1/r2，r 是两个相互作用粒子的距离）； ·强力和弱力的作用距离则极短（几个费米的数量级） 每种力由该粒子的固有特性决定，比如： － 强力的强电荷交换称为胶子的无质量粒子； － 电磁力的电荷交换为光子； － 弱力的弱电荷交换称为 W 和 Z0 的粒子； － 万有引力的能量交换称为引力子的假想粒子。 1.1.5. 基本粒子分类 目前已知两类基本粒子：夸克和轻子。 ·夸克是表现强相互作用的粒子；它们构成强子（质子和中子）；具有分数电荷（2/3 或 -1/3）；具有三种被称为“色”的强电荷特性中的一种：红色、绿色和蓝色。目前已知六种夸克：上夸克，下夸克，奇夸克，粲夸克，顶夸克和底夸克。 ·轻子是不参与强相互作用的粒子。这一类中包括电子（e）、介子（μ）、τ（τ）和对应的中微子