原子物理学(第十章)精要.ppt

原子物理学 10.6 原子核反应 3、反应截面 第十章 原子核 * 原子物理学 10.6 原子核反应 3、反应截面 （1）总截面 代表反应几率的截面可以测得。先测一段时间内的入射粒子数n，然后令粒子垂直打在薄片靶上，再测同一时间内通过薄片的粒子数n′，那么n-n′=Δn。已知薄片的N，并测得其厚度Δx，用Δx和Δn代（10.6-15)式中的dx和dn，就可以算出σ值。这样求得的σ是总截面，它代表一切可能发生的核反应过程的几率。 第十章 原子核 * 原子物理学 10.6 原子核反应 3、反应截面 （2）分截面 第十章 原子核 * 原子物理学 10.6 原子核反应 3、反应截面 （3）微分截面 第十章 原子核 * 原子物理学 10.6 原子核反应 4、原子核反应的各类机制 粒子撞击原子核，先后过程会有变化。又粒子能量的不同也会发生不同的反应。现在分述各类反应机制如下： (1)库仑散射和库仑激发 当粒子达到原子核附近，由于库仑力的作用，粒子可能偏向一方射出，这称为库仑散射。另一情况是，粒子的库仑场对原子核起作用，使后者激发到高能级，能量从入射粒子输送给原子核，这称作库仑激发。 第十章 原子核 * 原子物理学 10.5 原子核结构模型 3、壳层模型 关于原子核磁矩，根据上述要点（4），奇数A的原子核中，那些奇数Z和偶数N的原子核的磁矩应该是那单个质子的固有磁矩和它的轨道磁矩的联合；那些偶数Z和奇数N的原子核的磁矩应该是那单个中子的固有磁矩的贡献，它的轨道运动不产生磁矩，因它是中性的。原子核磁矩应该等于下列二式之一的数值： ( 10.5-11) 第十章 原子核 * 原子物理学 10.5 原子核结构模型 3、壳层模型 壳层模型对原子核磁矩也大体能说明问题。至于与史密特线不完全符合，可能由于理论假设成对核子的磁矩恰好抵消，只由单独核子对原子核磁矩有贡献，这样一个假设可能是过分简化的。 关于原子核基态的宇称，壳层模型的推断也符合实际情况。 壳层模型能够说明许多问题，但是仍有不足之处。把原子核中的核子看作一群互不相关的粒子，每一个只在一个平均势场中运动，而实际情况并不是这样简单的。这个模型与液滴模型各趋极端, 也各有成功之处, 足见都只代表一部分实际情况。 第十章 原子核 * 原子物理学 10.5 原子核结构模型 4、集体运动模型 可以想到，一大群粒子互相吸引，形成一个集体，很可能会发生集体振动。这样，核子就不是运动在静止的势场中，而是在一个变动着的势场中。个体核子的运动和集体运动相互结合，才是原子核内部运动的较全面的描述。这样的集体运动模型又称为综合模型。 第十章 原子核 * 原子物理学 10.5 原子核结构模型 4、集体运动模型 (1)原子核形变 当质子和中子都构成完整壳层时，原子核的稳定平衡形状是球形。如果在完整壳层之外，还存有少数核子，就会引起小的形变，但平衡形状仍是球形，不过形变时的恢复力会减弱一些。满壳层外面的核子数如果再增加，球形平衡会被破坏，平衡形状成为非球形的，往往是一个轴对称形。当外层核子数离完整壳层最远时，平衡形状偏离球形也最远。 第十章 原子核 * 原子物理学 10.5 原子核结构模型 4、集体运动模型 (2)原子核的集体振动 原子核可能有几种振动方式。能量较低时，振动是形状的周期变化，体积不变，这称为形状振动。此外还有体积改变的压缩性振动，以及中子和质子有相对运动的偶极振动。这类振动的频率较高，与原子核低能级的性质关系较小。 第十章 原子核 * 原子物理学 10.5 原子核结构模型 4、集体运动模型 原子核的形状可以用球函数描述。形状振动不大时，可以看作各级多极振动的迭加，其中主要的是四极振动。当原子核是完整壳层或相近的结构时， 它的平衡形状是球形，形变不会 大。原子核较低的能级应该由于 这类振动。在质子和中子都是偶 数的原子核中，四极振动的能级 应如图10.18所示。能级是等间距的。 第十章 原子核 * 原子物理学 10.5 原子核结构模型 4、集体运动模型 关于平衡形状偏离球形很大的原子核，四极振动有两种简正振动方式：一种是原子核仍保持圆柱对称，只是球形偏心率在变化；另一种是偏离圆柱对称的变化。但偏离完整壳层结构较远的原子核的情况就不同了，那里最低的那些能级不是由于振动，而是转动。 第十章 原子核 * 原子物理学 10.5 原子核结构模型 4、集体运动模型 (3)原子核的转动 偏离完整壳层结构较远的原子核的平衡形状是非球形的，但往往是轴对称的。在