原子核物理概论ppt.ppt

核素图 §7-2　核的基本特性之一：核质量 核的结合能图 5.超精细结构 *§7-5　核模型 2.核的壳层模型 二、放射性衰变的基本规律 2.放射性核素的特征量 6.同位素生产 3. α衰变的机制与寿命 §7-8　β衰变 核弹爆炸的瞬间 令人恐怖的美丽 《原子物理学》第七章　原子核物理概论 穆斯堡尔效应(无反冲共振吸收) R.L.Mossbauer 德（1929-） 　人们认为原子核也应有共振吸收现象,它可强烈吸收同类核素发出的γ射线.然而长期观察不到此现象,后来知道这是因为原子核发射和吸收γ光子时要受到反冲的影响,部分能量被反冲核带走,使γ光子的能量（或说频率）发生“漂移”. 问题：如何实现γ射线的共振吸收？ 如：使发射源以适当的速度运动可补偿反冲核损失的能量,但在技术上较困难. 解决方案1：采取补偿能量损失的方法 解决方案2：避免能量损失的方法 穆斯堡尔效应：当原子核处于固体晶格中时，遭受反冲的就不是单个原子核，而可能是整块晶体，这时反冲能 　原子从激发态跃迁到基态时所发射的光子,会被基态的同种原子吸收,称为原子的共振吸收（甚强）.（例如，用钠灯照射钠蒸汽,后者会强烈地吸收前者发出的黄光…） 1958年发现穆斯堡尔效应 获1961年度诺贝尔物理学奖 《原子物理学》第七章　原子核物理概论 穆斯堡尔效应示意图 放射源 　吸收体　 探测器 　目前研究最多的是　　从第一激发态跃迁到基态时产生的14.4keV的谱线。 示意图中，放射源和吸收体均由　　　制成平板，其中放射源经技术处理后处于激发态，γ光子将被吸收体无反冲地共振吸收。 与14.4keV谱线对应的反冲能：　 　依不确定关系可得到它处于激发态的寿命，即能级半衰期 由此得激发态能级宽度为： （Г远小于反冲能） 　能级相对宽度（可测量到的）为: 任何与此量级相当的微小扰动均可被 “测量到”。这样高的分辨本领使得穆斯堡尔效应被广泛应用于基础研究和应用领域的精密测量中。 (以上量级意味着：如用于测月地距离可精确到　 　　　　　　　　0.01mm) 《原子物理学》第七章　原子核物理概论 §7-10　核反应 （在高能粒子轰击下核素发生的变化) 中能热反应 高能热反应 低能热反应 几个著名的核反应： 输入能量0.5MeV　 输出能量17.8MeV 3）第一个人工放射性核素的反应(1934,法,居里夫妇)： 其产物　 　的半衰其为2.6min 4)导致发现中子的核反应： E：轰击粒子的能量 第一个人工核反应(1919,卢瑟福)： 2）第一次在加速器上实现的核反应(1932,英)： 核反应中的守恒定律 1.质量数A守恒.即反应前后总的质量数保持不变; 2.电荷数Z守恒.即反应前后总的电荷数保持不变; 3.动量守恒.即反应前后各粒子动量的矢量和保持不变; 《原子物理学》第七章　原子核物理概论 4.能量守恒.即反应前后粒子的能量之和保持不变(按相对论质能关系确定). 《原子物理学》第七章　原子核物理概论 Q方程 核反应的一般表示： 靶 核 出射粒子 入射粒子 剩余核 相应的静质量和动能分别为： 反应能： 　即反应能定义为反应前后粒子总质量之差(以能量表示)；或反应后与反应前粒子的总动能之差. 　还可用核的结合能表示为： 在实验时,靶核一般处于静止状态,即EA=0,故 利用动量守恒律得出Q的另一种表示式 如图示，入射粒子的动量应为出射粒子的动量和剩余核动量的矢量和.写为分量式为 改写上式并与反应能公式合并消去 许多原子核的质量都是靠Q值确定的. 对反应前后质量已知的核反应,可从上式求得Q值; 核反应中的动量守恒 《原子物理学》第七章　原子核物理概论 《原子物理学》第七章　原子核物理概论 Q方程的应用实例：(作为阅读材料) 1.识别靶核 2.减少运动学变宽 激发原子核反应的撞击粒子必须具有的最小能量.(or：使吸能反应得以开始的入射粒子的动能). Q吸能反应的阈能： 为简便起见,反应能和阈能表达式中的原子质量之比可用相应的核质量数之比代替,(约千分之一的误差). 《原子物理学》第七章　原子核物理概论 核反应截面 　设靶核占有一个有效面积 (or“命中面积”)σ, 　则在厚度为t,面积为A薄箔靶内总的有效面积为 ： N为单位体积内的核数目 于是,入射粒子打到面积为A的靶上发生核反应的几率为: 这个几率必然等于出射粒子数和入射粒子数之比,即 核反应截面定义式 σ有面积的量纲,单位为靶(b). 截面的概念 t σ 一个典型原子核的半径为6fm,,经典截面 　由此知反应截面的单位与核的几何大小同数量级. 《原子物理学》第七章　原子核物理概论 核反应 已知反应截面、靶厚和入射中子数分别为分别为 试求出射的γ光子数 。 解：单位