原子核物理知识点归纳

原子核物理知识点归纳 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

原子核物理重点知识点

第一章 原子核的基本性质

1、对核素、同位素、同位素丰度、同量异位素、同质异能素、镜像核等概念的理解。

（P2）核素：核内具有一定质子数和中子数以及特定能态的一种原子核或原子。

（P2）同位素：具有相同质子数、不同质量数的核素所对应的原子。 （P2）同位素丰度：某元素中各同位素天然含量的原子数百分比。

（P83）同质异能素：原子核的激发态寿命相当短暂，但一些激发态寿命较长，

一般把寿命长于0.1s 激发态的核素称为同质异能素。

（P75）镜像核：质量数、核自旋、宇称均相等，而质子数和中子数互为相反的两个核。

2、影响原子核稳定性的因素有哪些。（P3~5）

核内质子数和中子数之间的比例；质子数和中子数的奇偶性。 3、关于原子核半径的计算及单核子体积。（P6）

R =r 0A 1/3 fm r 0=1.20 fm

电荷半径：R =（1.20±0.30）A 1/3 fm 核力半径：R =（1.40±0.10）A 1/3 fm 通常 核力半径＞电荷半径

单核子体积：A r R V 3033

4

34ππ==

4、核力的特点。（P14）

1.核力是短程强相互作用力；

2.核力与核子电荷数无关；

3.核力具有饱和性；

4.核力在极短程内具有排斥芯；

5.核力还与自旋有关。 5、关于原子核结合能、比结合能物理意义的理解。（P8） 结合能：),()1,0()()1,1(),(),(2A Z Z Z A Z c A Z m A Z B ?-?-+?=?= 表明核子结合成原子核时会释放的能量。 比结合能（平均结合能）：A A Z B A Z /),(),(=ε

原子核拆散成自由核子时外界对每个核子所做的最小平均功，或者核子结合成原子核时平均每一个核子所释放的能量。 6、关于库仑势垒的理解和计算。（P17）

1.r>R ,核力为0，仅库仑斥力，入射粒子对于靶核势能V (r )，r →∞，V (r ) →0，粒子靠近靶核，r →R ，V (r )上

升，靠近靶核边缘V (r )max ，势能曲线呈双曲线形，在靶核外围隆起，称为库仑势垒。

2.若靶核电荷数为Z ，入射粒子相对于靶核的势能为：r

Ze r V 2

0241

)(πε=，在

r =R 处，势垒最高，称为库仑势垒高度。

)

(41

)(3

/123/1102

210A A r e Z Z r V +=πε Z 1、Z 2,、A 1、A 2分别为入射粒子和靶核的电荷数及质量数。 7、原子核的自旋是如何形成的。（P24）

原子核的自旋又称为角动量，核自旋是核内所有核子（质子和中子）的轨道角动量与自旋角动量的矢量和。

8、原子光谱精细结构及超精细结构的成因。(P24)

光谱精细结构由电子自旋引起；超精细光谱结构由原子核自旋、磁矩和电四极矩引起

9、费米子波色子的概念区分。（P25）

自旋为半整数的粒子为费米子（电子、中子、中微子、μ子、所有奇A 核等），服从费米-狄拉克统计；自旋为整数的粒子为波色子（光子、π介子、所有偶A 核等，特别地，偶—偶核自旋为0），服从玻色-爱因斯坦统计。 10、什么是宇称。（P26）

宇称是微观物理领域特有的概念，描述微观体系状态波函数的一种空间反演性质。

11、本章习题。（P37）

1-1 当电子的速度为18s m 105.2-??时，它的动能和总能量各为多少？

答：总能量 ()

MeV 924.00.35.2110511.012

62

2e 2=?

?

? ??-?=

-=

=c v

c m mc E

动能 ()

MeV 413.01112

2e =???

?

?

??

??

?

--=c v

c m T 1-2.将α粒子的速度加速至光速的0.95时，α粒子的质量为多少？

答：α粒子的静止质量

()()4,224,2e 0M m M m ≈-=()u 0026.44940

.9314,24=?+

= α粒子的质量 u 8186.1295.010026.412

2

0=-=

-=

βαm m g 10128.223

-?=

1-3 T =25℃，p =1.013×105 Pa 时，S+O 2→SO 2的反应热Q =296.9 kJ/mol ，试计算生成1 mol 的SO 2时体系的质量亏损。 答：122

2103.3-?=?=???=?c

E m mc E kg 1-4 kg 1的水从C 0?升高到C 100?，质量增加了多少？

答：kg 1的水从C 0?升高到C 100?需做功为J 101840.4cal 1002?==E 。

kg 1064.410

310310184.4100128

822-?=?????==?c E m 1-5 已知：()();u 154325.239U ;u 05078.238U 239238==m m

(

)(

)

u 045582.236U ;u 043944.235U 236

235

==m

m

试计算239U, 236U 最后一个中子的结合能. 答：最后一个中子的结合能

()()()[]239,92238,92239,92n m m m B n -+=MeV 7739.4=()()()[]236,92235,92236,92n m m m B n -+=MeV 5437.6=

1-6 当质子在球形核内均匀分布时，原子核的库仑能为R

Z Z e E c 024)1(53πε-=。试计

算C 136和N 13

7核库仑能之差.

答：C 136和N 13

7核库仑能之差为

153

10

210135.1566754e 3????????

???-??=

?πεC E MeV 93.2J 10696.413

=?=- 1-8 利用结合能半经验公式，计算U ,U 239236最后一个中子的结合能，并与1-5式的结果进行比较.

()()P sym C S V B A N Z a A a A a A a A Z B +----=--12

3132,最后一个中子的结合能

()()()[]2,1,,c A Z M m A Z M A Z B n n -+-=

()()()[n n m A Z B m Z A ZM +----+=1,11,1

()()()]A Z B m Z A ZM n ,1,1+---

()()1,,--=A Z B A Z B

对U 236，144,236,92===N A Z ()()()MeV 66.6235,92236,92236,92=-=B B B n 对U 239，147,239,92===N A Z ，

()()()MeV 20.5238.92238,92239,92=-=B B B n

1-11 质子、中子和电子的自旋都为21，以7147N 为例证明原子核不可能由电子－质子组成，但可以由质子－中子组成.

由核素表可查得：7147N 的核自旋1=I ,服从玻色统计；

若由电子－质子组成，则原子核由A 个质子和Z A -个电子组成。由于质子和电子都是费米子，则质量数为A 电荷数为Z 的原子核有Z A -2个费米子.如果Z 为偶数，则Z A -2为偶数，于是该核为玻色子；如果Z 为奇数，则Z A -2为奇数，于是该核为费米子；对7147N 核，该核由14质子和7个电子组成，应为费米子，服从玻色统计.

而由质子－中子组成，则由7个中子和7个质子组成，总核子数为偶数，其合成可以是整数。服从玻色统计。

第二章 原子核的放射性

1、关于放射性衰变指数衰减规律的理解和计算。（P39、P43）

（1）对单一放射性衰变，ln N (t )=-λt +ln N (0)，将其化为指数形式有N (t )= N (0)e -λt

。

（2）递次衰变规律：母核A 经N 次衰变，生成稳定核素B ，递次衰变产物分别为A 1、A 2等，其衰变常数分别为λ1、λ2、λN ，衰变过程中第n 个核素随时间的变化规律为：

∑=-=n

n t

n n n e

c N t N 10)(λ，其中)

())((12121n n n n n

n c λλλλλλλλλ---=

-

2、描述放射性快慢的几个物理量及其之间的关系。（P40） 放射性快慢用衰变常数λ，半衰期T 1/2和平均寿命τ描述，其中： 衰变常数λ：单位时间内一个原子核发生衰变的概率：t

t N N d )(/d -=λ

半衰期T 1/2：放射性核素数目衰变掉一半所需要的时间：λ

2ln 2/1=T

平均寿命τ：原子核衰变常数的倒数：λ/1τ=

3、关于放射性活度、衰变率等概念的理解和相关计算。（P40）

1.放射性活度：一个放射源在单位时间内发生衰变的原子核数称为它的放射性活度。

t e N t A λλ-=0)(

其中，0N 为初始时刻含有的放射性原子核，λ为衰变常数。 2.衰变率：放射源在单位时间内发生衰变的核的数目称为衰变率)(t J

二者的单位为居里（Ci ），SI 制下为贝可（勒尔）（Bq ），其中1 Ci=3.7×1010 Bq

4、暂时平衡、长期平衡的表现。（P46~P47） 暂时平衡：子、母体的放射性活度之比

1

22

1212)()(λλλλλ-≈=N N t A t A 保持不变且)()(12t A t A >。

长期平衡：母子体的放射性活度相等：

1)()(1

12

212≈=N N t A t A λλ。 5、存在哪几个天然放射系。（P48~P50） 钍系—即4n 系，最终稳定衰变产物为208Pb 铀系—即4n+2系，最终稳定衰变产物206Pb 锕—铀系—即4n+3系，最终稳定衰变产物207Pb

6、三个天然放射系中，核素主要的衰变方式有哪些。（P48）

α衰变、β衰变、γ衰变

7、人工制备放射源时，关于饱和因子的理解和制备时间的控制。（P53） 人工制备放射源，中子注量率恒定时，当照射t 0时间时靶物质中生成的放射性

活度为

ΦS N e ΦN t A t t t 00)1()(0σσλ=-=-，其中)1(0t e S λ--=称为饱和因子，表明生成

放射性核数呈指数增长，要达到饱和值需经相当长时间。经过6.65个半衰期可获得99%活度的放射源，因而控制制备的时间可提高成本。 8、衰变常数的物理意义（详见2题）。 9、本章习题。（P56）

2.1经多少半衰期以后，放射性核素的活度可以减少至原来的3%,1%,0.5%,0.01%

答： ()

()21693

.00ln

T A t A t ?-=

分别为=t 5.0621T ； =t 6.621T ；=t 10.021T ；=t 13.321T .

2.2 已知半衰期分别为d 26.14，a 5730，a 10468.49?,求其衰变常数。（以s 为单位）

答：s 1062.571-?=λ；s 1084.3122-?=λ；s 1092.4183-?=λ 2.3 放射性核素平均寿命τ的含义是什么？已知21T 求τ。 答：平均寿命为样品所有核的平均寿命

()()

2

10

44.11

0T N tdt

t N ==

=

?∝

λ

λτ

经过τ时间，剩下的核数目约为原来的37%.

2.6 人体内含18%的C 和0.2%的K 。已知天然条件下C 14与C 12的原子数之比为

12102.1，C 14的573021=T 年；K 40的天然丰度为%0118.0，其半衰期

a 1026.191?=T 。求体重为75 kg 的人体内的总放射性活度。 据活度定义为()()t N t A λ=

由于放射性核素处于平衡状态，不随时间而变化

K K C C 40401414N N A λλ+=

4105.760

60243655730693

.0?????=

102.3910023.61018.1002.0105.760

243651026.1693.0011.1210023.6102.12.118.0231

492312??

?????????+??+??-μCi 213.0Bq 1088.71076.41012.3333=?=?+?=

2-7 已知Sr 90按下式衰变：

Zr Y Sr 90

h

64,β90

a

1.28,β90

??→????→?--(稳定)

试计算纯Sr 90放置多常时间，其放射性活度刚好与Y 90的相等。 答：由给定数据1611h 1082.2h 24

3651.28693

.0---?=??=

λ；

122h 1008.164

693

.0--?==

λ h 9.76310

82.21008.1ln 1008.11ln 16

2

21212=???=-=---λλλλm t 2-10 3cm 1000海水含有g 4.0K 和g 108.16-?U 。假定后者与其子体达平衡，试计算3cm 1000海水的放射性活度。

答：其中K 40是独立存在的放射性，其中K 40的丰度%0117.0=ρ，半衰期为

a 10277.191?=T 。而U 则包括U 235系(即锕铀系)和U 238系（即铀系）且处于平衡。可知U 235的丰度为%720.0，U 238的丰度为%275.99。

K 40

放射性：

(

)

60

602436510277.1693

.0K 940

?????=

=N A

λ423

1017.14010023.64.0-?????

Bq 1.12=

U 235

系的放射性：对Bi 211和Ac 227的分支比过程不影响活度的计算，按经过

11次衰变，由于处于长期平衡，0A A i =，0A 为U 235的放射性，所以

(

)

3600

243651004.7693.011U 8

235

?????=A

323

61020.723510023.6108.1--????? Bq 10140.12-?=

U 238

系的放射性：对Bi 211和Ac 227的分支比过程不影响活度的计算，按经过

14次衰变，由于处于长期平衡，0A A i =，0A 为U 235的放射性，所以

()

3600

243651047.4693.014U 9

8

?????=A 993.023810023.6108.123

6????- Bq 311.0=

第三章 原子核的衰变

1、α衰变、β衰变的衰变式的正确书写；α衰变能、β衰变（三种衰变方式）衰变能的计算；α衰变半衰期与衰变能的关系；关于β跃迁级次的判别（对具体的一个衰变，如何判别）；α能谱及β能谱的特点；什么是穆斯堡尔效应；什么是γ跃迁，有哪些方式？

2、衰变纲图的正确画法。具体到某一放射性核素的衰变， 如3H 、64Cu 等的衰

变。（P66、70）

左图为3H 衰变纲图，其中（1/2+）表示3H 和3He 均是自旋为1/2、宇称为

衰变纲图注意需要标注的元素：

1.始、终核素及其宇称．．、自．旋．

+1的费米子，12.35 a 是3H 的半衰期，其发生β-的能量为18.619 keV ，分支比是100%，最终生成3He 的稳定核，由于产生β-衰变，原子序数递增，故而3He 位于3H 右侧。

右图为64Cu 衰变纲图，由于

64

Cu 可进行β-、β+和EC ，其

中，有37.1%的概率发生β-衰变到64Zn 的基态；0.48%的概率发生K 层电子俘获，衰变

到64

Ni 的激发态，44.5%的概率发生K 层

电子俘获，衰变到64Ni 的基态，17.9%概率

以β+衰变方式到64Ni 基态。 3、本章习题。（P92）

3-1 实验测得226Ra 的α能谱精细结构由T α1＝4.785 MeV （95%）和T α2＝4.602 MeV （5%）两种α粒子组成，试计算： 答：1).子体222Rn 核的反冲能 αααT A T m m T r r 4

4

-==

MeV 0829.0,MeV 0862.021==r r T T 2).Ra 226的衰变能 ααT A A

T T E r 4

0-=

+= MeV 685.4,MeV 871.40201==E E 3).激发态Rn 222发射的γ光子的能量 MeV 186.00201=-=E E E γ

3.2 比较下列核衰变过程的衰变能和库仑位垒高度：

Th He U 2304234

+→；

Rn C U 22212234

+→；

Po O U 21816234

+→。

答：由公式，衰变能：()()()MeV 875.4230,904,2234,92=?-?-?=Q

库仑位垒高度：()

3

12

311002

214A A r e Z Z E B +=πε 对Th He U 2304234+→：

MeV 87.4)002603.4033130.230040975.234(=--=u Q

(

)(

)

3

13115122

19

4230104.11085.84106.1902+???????=

---πB E MeV 35.2210241.61058.3J 1058.3121212=???=?=-- 对Rn C U 22212234+→： MeV 773.11=Q ，MeV 46.63=B E ；

对Po O U 21816234+→：

MeV 487.34=Q ，MeV 77.80=B E .

3-4 238Pu 的重要用途之一是做核电池，假定238Pu （T 1/2=87.75 a ，E α=5.4992 MeV ）衰变能的5%转换为电能，当电池的输出功率为20 W 时，该电池应装多少克的238Pu ？

答：P E A =αη得：

238

Pu 放射性活度1413

10456.410

6.14992.505.020?=???==

-αηE P A Bq 13.7192

ln 2

ln 2ln 2/12/12/1==?==

=A A N MAT m N M T m N T N A λ g 3-6 已知,u 927967.63Ni ,u 929766.63Cu 64

64== u 929145.63Zn 64=求

答：1)-+β,β粒子的最大能量

2max βu )929145.63929766.63(c E -=-MeV

578.0MeV 4940.931000621.0=?=()MeV 654.02u 927967.63929766.632e 2max β=--=+c m c E 2)在电子俘获衰变中中微子的最大能量

() 1.676MeV u 927967.63929766.632max ,=-=c E ν

3-7 求e 77Li e Be ν+→+-反应中剩余核Li 7和中微子的动能和动量. 答：由于剩余核质量远大于中微子质量，有ννT T T E R ≈+=0，所以 中微子动能：MeV 862.0u 016004.7u 016929.7220=-=≈c c E T ν 中微子动量：

s m kg 10

60.422

??==-c T P νν 反冲核动能：eV 3.562222

2

022=≈==c m E m P m P T R R R R R ν

3-9 指出能同时发生-β衰变、+β衰变和电子俘获C E 的条件。 答： -β衰变： ()()A Z M A Z M Y X ,1,+> +β衰变： ()()e Y X m A Z M A Z M 2,1,+-> EC ： ()()2/,1,c A Z M A Z M i Y X ε+->

3-12 ()a 17.30Cs 21137=T 经-β衰变至激发态的强度%93=η,该核γ跃迁的内转换系数为0976.0=K α，66.5=L K I I ，260.0=L M I I ，试计算μg 1=W 的Cs 137衰变时每秒发出的γ光子数。

答： L

M K L K K

L K K M L K e I I I I I I I I I I N N γγγ

ααααα++=++== 1193.0/=?+

+=L

K

L

M K L

K K K I I I

I I I ααα

()???=?=+ηλγγA

N W

N N N e 0

1193.1 602

11094.2693

.01193.11?=???=

ηγA

N W T N Bq

3.13Sn 119自激发态跃迁至基态时发射keV 24的光子，为了补偿发射体和吸收体之间的能级位移,eV 106-要求这两者之间的相对运动速度为多少？

答：由公式c

v E E γ

γ=? 所以1410

6s cm 25.110

4.210310--?=??=?=γγE c E v 第四章 原子核反应

1、核反应过程中遵守的守恒律的理解（电荷、能量、动量、角动量、宇称等守恒律）。（P96~97）

对于核反应 a+A→b+B 可表示为A （a,b ）B ，a=a 1+a 2+…+a n ；b=b 1+b 2+…+b n 其中A 、a 、B 、b 为靶核、入射粒子、剩余核、出射粒子。

核反应对应多种粒子和原子核反应（a 1、a 2…a n ）或者反应生成多种粒子（b 1、b 2…b n ），每种可能的反应过程称为“反应道”，反应前过程称为一个“入射道”，反应后过程称为一个“出射道”。 守恒律：

（1）电荷数、核子数守恒：Z A +Z a =Z b +Z B ；A A +A a =A b +A B （2）动量、能量守恒：E A +E a =E b +E B ；p A +p a =p b +p B （3）角动量守恒：J i =J f ； J i =S a +S A +L i ； J f =S b +S B +L f （4）宇称守恒：反应前后宇称守恒 πi =πf

2、关于核反应能、核反应阈能的计算。（P99、101）

核反应能：)()()()(A a B b 2B b 2A a 2B B B B c M M c M M mc Q +-+=+-+=?= 其中：0>Q 放能反应；0

A

a A A a th +=+=

其中：吸能反应阈能存在，只有当入射粒子能量大于阈能，核反应才能发生；

放能反应阈能为0。

3、核反应截面的物理意义。（P103）

意义：一个入射粒子入射到单位面积内只含有一个靶核的靶子上所发生的概率，单位“b” 数学表达式：单位面积内的靶核数

数单位时间内的入射粒子应数

单位时间内发生的核反?='=

S IN N σ。 4、复合核模型中，复合核激发能的构成。（P109）

复合核的激发能为入射粒子的相对运动动能T '（质心系的动能）和入射粒子运动动能与靶核的结合能B aA 之和，即：aA a A

a A

aA B T m m m B T E ++=+'=*

5、核反应分为哪几个阶段描述。(P106)

（1）独立粒子阶段：粒子被靶核“势弹性散射”或吸收，粒子保持相对独立性； （2）复合系统阶段：被靶核吸收相互作用形成复合系统，相互交换能量； （3）最后阶段：复合系统分解为出射粒子和剩余核。 6、核反应截面的常用单位及换算。(P103)

核反应截面的单位为巴（b ），面积量纲，1b=10-28 m 2=10-24 cm 2。 7、什么叫宏观截面。（P105）

定义：核反应中某一具体靶物质单位体积的原子核数与该物质的反应截面的乘积称为该物质的宏观截面。即σσN S = 8、本章习题。（P119）

4-1.确定下列核反应中的未知粒子x ：

答：(a)()x p ,d O 188, O 198=x ; (b)()Y αp,8739x ,Zr 90

40=x ; (c)()I d ,Te 1245312352x ，He 3

2=x 。

4-2.利用下列数据，求核反应()Os T d,Os 191192的Q 值。

答： ()()()()191,763,1192,762,1?-?-?+?=Q

301.1388.36950.14875.35136.13-=+--= MeV

4.3 能量为6 MeV 的质子投射到静态的12C 核上，试求质心的运动速度。取质子的质量为1u 。 答： a A

a a

v m m m v +=

1962272106.1106106.12

1

21--???=??==

v mv E k 得：6106.2?=v m/s 4-4.求下列核反应的阈能：

答： ()O d p,O 1516,MeV 44.13-=Q ； 6th 1028.14?=+=Q A A A E A

A

a .

()Nb d p,Nb 9293

，MeV 62,6-=Q ； MeV 69.6th =E .

()Bi d p,Bi 208209，MeV 23.5-=Q ； MeV 26.5th =E 。

4-6.能量为MeV 3.5的α粒子投射到铍靶上，引起()C n α,Be 128反应，其反应能为

MeV 702.5。假设靶核处于静止状态，试求中子的最大和最小能量。 答： 由Q 方程可得不同角度下出射粒子能量：

()()2

1221cos cos ??

????????????????++???? ??+++-±+=Q A A A E A A A A A A A A A A E A A E b B B

a b B b a b B a B B b a b a b θθθ 在方括号前一般取正号。

当?=0θ时，出射粒子向前，出射粒子能量最高， ()MeV 53.120=?b E

当?=180θ时，出射粒子向后，出射粒子能量最低， ()MeV 01.8180=?b E

第五章 核裂变和核聚变及核能的利用

1、关于易裂变核、不易裂变核、核燃料等概念的理解和举例。（P123） 热中子能诱发裂变的核称为“易裂变核”，如：235U 、233U 、239Pu ；

热中子不能诱发裂变的核称为“易裂变核”，如：238U 、232Th 。 2、裂变能的分配。（P126）

重核发生二裂变的裂变能可以表示为：

2n 2211002]),(),(),([c m A Z M A Z M A Z M Mc Q f ν---=?=*

等式右边第一项为激发态复合核的原子质量，中间两项为发射中子后碎片经β衰变而形成的两个稳定核的原子质量。ν为裂变中发射的中子数。 3、什么叫瞬发中子缓发中子（P125）

原子核裂变成两个初级碎片，初级碎片是不稳定的原子核，会直接发射中子，发射中子后仍处于激发态的碎片进一步发射γ光子退激，在上述过程中发射的中子和γ光子都是在裂变后小于10-16 s 的短时间内完成的，称为瞬发中子。

连续的β衰变过程中，有些核素可能具有较高的激发能，其激发能超过了中子的结合能，就有可能发射中子，这时发射的中子在时间上受β衰变过程的制约，称为缓发中子。

4、中子倍增系数的构成及各项物理意义。（书中公式5-1-18～5-1-23）（P128）

要维持现链式反应的基本条件，就是在考虑裂变损失的情况下，后一代总要大于等于前一代中子总数。相邻两代中子的总数之比为“中子倍增系数”：

前代中子总数

此代中子总数

=

∞k 。

维持链式反应基本条件≥∞k 1.其中，取“=”为临界状态；取“>”为超临界状态。 在一个以天然铀为核燃料的无限大的热中子反应堆中，中子倍增系数为：

p f k εη=∞

f —热中子利用系数，可表示为热中子总数

子数

被裂变材料吸收的热中=

f

η—每个热中子被235U 俘获后产生的中子数。若每次裂变产生ν个快中子，热

中子的裂变截面为f σ，其余过程还包括235U 和238U 的辐射俘获（n, γ）截面γσ故而：

γ

σσσνη+=

f f

ε—快中子增殖因子，可表示为

数

热中子裂变产生的中子数

热中子裂变产生的中子数快中子裂变产生的中子+=

f >1

p —逃脱共振俘获的概率。

设P 为中子不泄露的概率，则有限大小的中子倍增系数应为：pP f k eff εη= 显然，eff k k >∞。

5、对反应堆进行控制的手段。（P129）

反应堆控制主要是控制堆内中子的密度，从而改变eff k ，用吸收中子截面很大的材料如镉（Cd ）和硼（B ）做成的柱形棒作为控制棒，由它插入反应堆活性区的深浅来控制中子密度。 6、本章习题。（P136）

5.1试计算一个U 235核俘获一个热中子发生裂变所产生的裂变能。 已知：()MeV 071.81,0=?；()MeV 91

6.40235.92=?； ()MeV 980.79141,56-=?；()MeV 799.9592,36-=?。

()()()()()[]

1,0392,36141,56235.921,0?+?+?-?+?=f Q MeV 55.20007.82799.95980.79916.40=?-++= 5.2 U kg

1235

全部发生裂变时所放出的能量相当于多少煤燃烧放出的能量。已知

一个碳原子燃烧时放出4eV 能量。

答：U 1kg 235放出能量相当于燃煤的吨数：

c

f f c Q Q A A W ?

?=3

110T 1055.24100.21023512383?=???= 5.3.什么是瞬发中子和缓发中子为什么说缓发中子在反应堆的控制中起决定的作用

原子核裂变成两个初级碎片，初级碎片是不稳定的原子核，会直接发射中子，发射中子后仍处于激发态的碎片进一步发射γ光子退激，在上述过程中发射的中子和γ光子都是在裂变后小于10-16 s 的短时间内完成的，称为瞬发中子。

连续的β衰变过程中，有些核素可能具有较高的激发能，其激发能超过了中子的结合能，就有可能发射中子，这时发射的中子在时间上受β衰变过程的制约，称为缓发中子。

缓发中子使反应堆周期T 大大延长了，故而缓发中子在反应堆的控制中起决定的作用。

5.4.列出快中子与Th 232的增殖反应式。

答：U Pa Th Th n 23392β23391β233

9023290?→??→?→+-

-

5.地球表面海水总量约为1810吨，海水中氢原子数与氘原子数之比为

4105.1:1-?，试计算海水中蕴藏的氘聚变能的总量（用焦耳表示）。

答：J 10602.115.436

1105.1101000797.11002.613461823--?????????=W J 1004.132?=

第六章 辐射与物质的相互作用

1、关于重带电粒子电离能量损失率Bethe 公式的理解和应用。

重带电粒子电离能量损失率称为粒子的比能损失，定义式为：

x

E S d d -

= 由电离损失ion S 和辐射损失rad S 构成，即

rad ion rad ion x

E x E S S S )d d ()d d (-+-

=+= 其中，描述电离损失与带电粒子速度、电荷关系的经典公式称为Bethe 公式，表达式为：

??

????---=

22202

024)1ln(2ln

4ββπI v m v m NZ

z e S ion ze v ,—带电粒子的速度、电荷；

Z N ,—靶物质的原子密度和原子序数；

I e m ,,0—电子静止质量，电荷，靶物质的平均激发和电离电位；

c v /=β—重带电粒子速度与真空中光速之比。 Bethe 公式的讨论：

1）带电粒子的电离能量损失率与入射粒子速度有关，与质量无关； 2）带电粒子的电离能量损失率与其电荷数的平方成正比； 3）带电粒子的电离能量损失率与入射粒子的能量的近似存在：

E

x E ion 1

)d d (∝-

（能量低、非相对论）； 4）带电粒子的电离能量损失率与吸收物质的Z N ,的关系：

NZ x

E

ion ∝-

)d d (。 2、什么叫布拉格曲线（P143）

带电粒子的能量损失率沿其径迹的变化曲线称为布拉格（Bragg ）曲线。 3、快电子与物质作用时的主要的能量损失方式。（P146） 电离损失、轫致辐射损失，即

量子力学发展简史

量子力学发展简史 摘要： 相对论是在普朗克为了克服经典理论解释黑体辐射规律的困难，引入能量子概念的基础上发展起来的，爱因斯坦提出光量子假说、运用能量子概念使量子理论得到进一步发展。玻尔、德布罗意、薛定谔、玻恩、狄拉克等人为解决量子理论遇到的困难，进行了开创性的工作，先后提出电子自旋概念，创立矩阵力学、波动力学，诠释波函数进行物理以及提出测不准原理和互补原理。终于在1925 年到1928年形成了完整的量子力学理论，与爱因斯坦的相对论并肩形成现代物理学的两大理论支柱。 关键词：量子力学，量子理论，矩阵力学，波动力学，测不准原理 量子力学是研究微观粒子（如电子、原子、分子等）的运动规律的物理学分 支学科，它主要研究原子、分子、凝聚态物质，以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论，它与相对论一起构成了现代物理学的理论基础，是现代物理学的两大基本支柱。经典力学奠定了现代物理学的基础，但对于高速运动的物体和微观条件下的物体，牛顿定律不再适用，相对论解决了高速运动问题；量子力学解决了微观亚原子条件下的问题。量子力学认为在亚原子条件下，粒子的运动速度和位置不可能同时得到精确的测量，微观粒子的动量、电荷、能量、粒子数等特性都是分立不连续的，量子力学定律不能描述粒子运动的轨道细节，只能给出相对机率，为此爱因斯坦和玻尔产生激烈争论，并直至去世时仍不承认量子力学理论的哥本哈根诠释。 量子力学是一个物理学的理论框架，是对经典物理学在微观领域的一次革命。 它有很多基本特征，如不确定性、量子涨落、波粒二象性等，在原子和亚原子的微观尺度上将变的极为显著。爱因斯坦、海森堡、玻尔、薛定谔、狄拉克等人对其理论发展做出了重要贡献。原子核和固体的性质以及其他微观现象，目前已基本上能从以量子力学为基础的现代理论中得到说明。现在量子力学不仅是物理学中的基础理论之一，而且在化学和许多近代技术中也得到了广泛的应用。上世纪末和本世纪初，物理学的研究领域从宏观世界逐渐深入到微观世界；许多新的实验结果用经典理论已不能得到解释。大量的实验事实和量子论的发展，表明微观粒子不仅具有粒子性，同时还具有波动性（参见波粒二象性），微观粒子的运动不能用通常的宏观物体运动规律来描写。德布罗意、薛定谔、海森堡，玻尔和狄拉克等人逐步建立和发展了量子力学的基本理论。应用这理论去解决原子和分子范围内的问题时，得到与实验符合的结果。因此量子力学的建立大大促进了原子物理。固体物理和原子核物理等学科的发展，它还标志着人们对客观规律的认识从宏观世界深入到了微观世界。量子力学是用波函数描写微观粒子的运动状态，以薛定谔方程确定波函数的变化规律，并用算符或矩阵方法对各物理量进行计算。因此量子力学在早期也称为波动力学或矩阵力学。量子力学的规律用于宏观物体或质量和能量相当大的粒子时，也能得出经典力学的结论。在解决原子核和基本粒子的某些问题时，量子力学必须与狭义相对论结合起来（相对论量子力学），并由此逐步建立了现代的量子场论。

科学技术发展史论文

成都理大学 科学技术史论文题目：世界科技发展史回顾与未来科技发展展望 彭静 201206020228 核自学院 指导老师：周世祥

世界科技发展史回顾与未来科技发展展望 科学技术发展史是人类认识自然、改造自然的历史，也是人类文明史的重要组成部分。今天，当人类豪迈地飞往宇宙空间，当机器人问世，当高清晰度数字化彩电进入日常家庭生活，当克隆羊多利诞生惊动整个世界之时，大家是否会感受到，人类经历了一个多么漫长而伟大的科学技术发展历程。 一．古代科技发展概况 大约在公元前4000年以前，人类由石器时代跨入青铜器时代，并逐渐产生了语言和文字。在于自然界的长期斗争中，人类不断推动着生产工具和生产技术的进步，与此同时，人类对自然界的认识也不断丰富，科学技术的萌芽不断成长起来。 世界文明发端于中国，埃及，印度和巴比伦四大文明古国。中国古代科学技术十分辉煌，但主要在技术领域。中国的四大发明对世界文明产生巨大影响。古代中国科技文明的主要支桂有天文学、数学、医药学、农学四大学科和陶瓷、丝织、建筑三大技术,及世界闻名的造纸、印刷术、火药、指南针四大发明。四大发明：造纸、印刷术、火药、指南针。 生活在尼罗河和两河流域的古埃及和巴比伦人在天文学，数学等方面创造了杰出的成就，埃及金字塔名垂史册，印度数学为世界数学发展史大侠光辉的一页。 古希腊是科学精神的发源地，古希腊人创造了辉煌夺目的科学奇迹，在人类历史上第一次形成了独具特色的理性自然观，为近代科学的诞生奠定了基础。在人类历史上第一次形成了独具特色的的理性自然观，为近代科学的诞生奠定了基础。毕达哥拉斯，希波克拉底，以及百科全书式的学者亚里士多德都是那一时期的解除代表人物。公元前3世纪，进入希腊化时期的古希腊获得更大的发展，出现了欧几里得，阿基米德和托勒密三位杰出的科学家，使得古代科学攀上三座高峰。 公元最初的500多年中，欧洲的科学技术持续衰落，5世纪后进入黑暗的年代，并且延续了1000多年，科学一度成为宗教的婢女。但是科学精神在14世纪发出自己的呐喊，近代实验科学的始祖逻辑尔-培根像一颗新星，点亮了欧洲的天空。 在整个古代,技术发展的水平不高,科学也没有达到系统的程度,不同地域的人民之间还未建立起长期稳定的经济、文化联系, 但许多古代的科学技术成果, 如阳历和阴历, 节气、月、星期和其它时间单位的划分, 恒星天区的划分和名称,数学的基础知识和十进制记数法、印度——阿拉伯数字、轮车技术、杠杆技术、造纸术、印刷术等等,都已深深镶入了整个人类文明大厦的基础。 古代自然科学的发展还停留在描述现象，总结经验的阶段，个学科的分野并不明确，因而具有实用性，经验性和双重性，但它给近代科学的发展准备了充分的条件。 2.近现代科学技术的发展

物理学发展简史

物理学发展简史 摘要：物理学的发展大致经历了三个时期：古代物理学时期、近代物理学时期（又称经典物理学时期）和现代物理学时期。物理学实质性的大发展，绝大部分是在欧洲完成，因此物理学的发展史，也可以看作是欧洲物理学的发展史。 关键词：物理学；发展简史；经典力学；电磁学；相对论；量子力学；人类未来发展 0 引言 物理学的发展经历了漫长的历史时期，本文将其划分为三个阶段：古代、近代和现代，并逐一进行简要介绍其主要成就及特点，使物理学的发展历程显得清晰而明了。 1 古代物理学时期 古代物理学时期大约是从公元前8世纪至公元15世纪，是物理学的萌芽时期。 物理学的发展是人类发展的必然结果，也是任何文明从低级走向高级的必经之路。人类自从具有意识与思维以来，便从未停止过对于外部世界的思考，即这个世界为什么这样存在，它的本质是什么，这大概是古代物理学启蒙的根本原因。因此，最初的物理学是融合在哲学之中的，人们所思考的，更多的是关于哲学方面的问题，而并非具体物质的定量研究。这一时期的物理学有如下特征：在研究方法上主要是表面的观察、直觉的猜测和形式逻辑的演绎；在知识水平上基本上是现象的描述、经验的肤浅的总结和思辨性的猜测；在内容上主要有物质本原的探索、天体的运动、静力学和光学等有关知识，其中静力学发展较为完善；在发展速度上比较缓慢。在长达近八个世纪的时间里，物理学没有什么大的进展。 古代物理学发展缓慢的另一个原因，是欧洲黑暗的教皇统治，教会控制着人们的行为，禁锢人们的思想，不允许极端思想的出现，从而威胁其统治权。因此，在欧洲最黑暗的教皇统治时期，物理学几乎处于停滞不前的状态。 直到文艺复兴时期，这种状态才得以改变。文艺复兴时期人文主义思想广泛传播，与当时的科学革命一起冲破了经院哲学的束缚。使唯物主义和辩证法思想重新活跃起来。科学复兴导致科学逐渐从哲学中分裂出来，这一时期，力学、数学、天文学、化学得到了迅速发展。 2 近代物理学时期 近代物理学时期又称经典物理学时期，这一时期是从16世纪至19世纪，是经典物理学的诞生、发展和完善时期。 近代物理学是从天文学的突破开始的。早在公元前4世纪，古希腊哲学家亚里士多德就已提出了“地心说”，即认为地球位于宇宙的中心。公元140年，古希腊天文学家托勒密发表了他的13卷巨著《天文学大成》，在总结前人工作的基础上系统地确立了地心说。根据这一学说，地为球形，且居于宇宙中心，静止不动，其他天体都绕着地球转动。这一学说从表观上解释了日月星辰每天东升西落、周而复始的现象，又符合上帝创造人类、地球必然在宇宙中居有至高无上地位的宗教教义，因而流传时间长达1300余年。

物理学发展简史

物理学发展简史 专业：物流工程１１１ 学生：吴建平 学号：２０１１２１６０３１ 老师：代群

摘要：物理学的发展大致经历了三个时期：古代物理学时期、近代物理学时期（又称经典物理学时期）和现代物理学时期。物理学实质性的大发展，绝大部分是在欧洲完成，因此物理学的发展史，也可以看作是欧洲物理学的发展史。 关键词：物理学；发展简史；经典力学；电磁学；相对论；量子力学；人类未来发展

引言 物理学的发展经历了漫长的历史时期，本文将其划分为三个阶段：古代、近代和现代，并逐一进行简要介绍其主要成就及特点，使物理学的发展历程显得清晰而明了。 一古代物理学时期 古代物理学时期大约是从公元前8世纪至公元15世纪，是物理学的萌芽时期。 物理学的发展是人类发展的必然结果，也是任何文明从低级走向高级的必经之路。人类自从具有意识与思维以来，便从未停止过对于外部世界的思考，即这个世界为什么这样存在，它的本质是什么，这大概是古代物理学启蒙的根本原因。因此，最初的物理学是融合在哲学之中的，人们所思考的，更多的是关于哲学方面的问题，而并非具体物质的定量研究。这一时期的物理学有如下特征：在研究方法上主要是表面的观察、直觉的猜测和形式逻辑的演绎；在知识水平上基本上是现象的描述、经验的肤浅的总结和思辨性的猜测；在内容上主要有物质本原的探索、天体的运动、静力学和光学等有关知识，其中静力学发展较为完善；在发展速度上比较缓慢。在长达近八个世纪的时间里，物理学没有什么大的进展。 古代物理学发展缓慢的另一个原因，是欧洲黑暗的教皇统治，教会控制着人们的行为，禁锢人们的思想，不允许极端思想的出现，从而威胁其统治权。因此，在欧洲最黑暗的教皇统治时期，物理学几乎处于停滞不前的状态。 直到文艺复兴时期，这种状态才得以改变。文艺复兴时期人文主义思想广泛传播，与当时的科学革命一起冲破了经院哲学的束缚。使唯物主义和辩证法思想重新活跃起来。科学复兴导致来，这一时期，力学、数学、天文学、化学得到了迅速发展。 二近代物理学时期 近代物理学时期又称经典物理学时期，这一时期是从16世纪至19世纪，是经典物理学的诞生、发展和完善时期。 近代物理学是从天文学的突破开始的。早在公元前4世纪，古希腊哲学家亚里士多德就已提出了“地心说”，即认为地球位于宇宙的中心。公元140年，古希腊天文学家托勒密发表了他的13卷巨著《天文学大成》，在总结前人工作的基础上系统地确立了地心说。根据这一学说，地为球形，且居于宇宙中心，静止不动，其他天体都绕着地球转动。这一学说从表观上解释了日月星辰每天东升西落、周而复始的现象，又符合上帝创造人类、地球必然在宇宙中居有至高无上地位的宗教教义，因而流传时间长达1300余年。 公元15世纪，哥白尼经过多年关于天文学的研究，创立了科学的日心说，写出“自然科学的独立宣言”——《天体运行论》，对地心说发出了强有力的挑战。16世纪初，开普勒通过从第谷处获得的大量精确的天文学数据进行分析，先后提出了行星运动三定律。开普勒的理论为牛顿经典力学的建立提供了重要基础。从开普勒起，天文学真正成为一门精确科学，成为近代科学的开路先锋。 近代物理学之父伽利略，用自制的望远镜观测天文现象，使日心说的观念深入人心。他提出落体定律和惯性运动概念，并用理想实验和斜面实验驳斥了亚里士多德的“重物下落快”的错误观点，发现自由落体定律。他提出惯性原理，驳斥了亚里士多德外力是维持物体运动的说法，为惯性定律的科学逐渐从哲学中分裂出建立奠定了基础。伽利略的发现以及他所用的科学推理方法是人类思想史上

原子核物理发展现状简介_赵恩广

第26卷总第313期2008年第4期(上半月) 物理教学探讨 Journal of Physics T eaching Vol.26No.313 (S) 4.2008.1. 专家 论坛 原子核物理发展现状简介 赵恩广 中国科学院理论物理研究所,北京市100080 编者按:2007年初,按中国科协的规划,中国物理学会组织了一些专家学者编写中国的物理学科发展报告。这里,我们邀请参与编写发展报告的部分专家,对物理学一些分支领域的发展现况做扼要介绍,供各位物理教师参考。下文是本系列推出的第一篇文章。 作者简介:中国科学院理论物理研究所研究员,博士生导师。1963年毕业于吉林大学物理系,1963-1967年是两弹元勋于敏先生研究生,从1992年起任中国核物理学会核结构专业委员 会主席和副主席。长期从事极端条件下的核结构,核天体物理中的中子星性质及核内非核子自 由度的研究。主持多项国家级科学项目,其中研究项目/高自旋与超变形核态的研究01993年获 原国家教委科技进步二等奖,/原子核与超核性质的介子探针研究01997年获原国家教委科技进步二 等奖,/原子核的奇特性质及新集体转动模式的研究02000年获教育部自然科学一等奖。 贝克勒尔1896年发现了铀元素的天然放射性,揭开了现代物理的序幕。同时,它也标志着原子核物理的起点。核物理的主要研究对象是原子核的结构、反应和衰变。一百多年来,通过核物理的研究,人们对物质结构、微观世界与宏观世界运动规律的认识不断深化;到20世纪末,核物理的发现和成果,得到过17个年度的诺贝尔物理学奖和8个年度的诺贝尔化学奖;核武器的研制与核能源的开发利用,对人类历史进程发生了巨大的影响;因此,原子核物理一直受到社会的普遍关注。下面,我们把原子核物理的发展现状,做一简要介绍。 原子核的尺寸很小,它的线度只有原子的十万分之一。但是,它的质量却占一个原子的99.9%以上。所以,我们的地球和宇宙中星体的质量,基本上都是由原子核贡献的。而恒星中对抗引力塌缩的力量,主要是来自轻原子核的燃烧过程。所以,原子核物理的研究范围,既可以小到10-15米的微观尺度,也可以大到宏观的恒星尺度。 从上个世纪30年代中子的发现起,就建立了原子核主要由中子和质子(它们又统称核子)组成的图像。这个图像,至今仍然正确。但是,由于粒子物理的发展,人们可以把一些其它的粒子,如+超子和2超子,束缚在原子核内,构成了所谓的超核。对超核的研究,已经成为核物理的一个重要领域。核子间的主要相互作用是强相互作用,又称核力。此外,弱相互作用与电磁相互作用在原子核中也扮演着重要的角色。原子核是一个由这些基本相互作用支配的有限量子多体系统,由此而建立的核多体理论独具特色。这些理论既有非相对论性的,也有相对论性的,它们仍处于不断的发展之中。 自然界存在的稳定原子核不到300种。如果以中子数为横轴,质子数为纵轴,把原子核排列起来,就构成所谓的核素图。图中的每个原子核叫一个核素。到目前,加上实验室发现和产生的各种寿命的不稳定原子核,核素的总数已经有3000多个。但是,理论预言,核素的总数应当有8000多个。对这些未知核素以及已经发现的不稳定核素进行探索和研究,构成了当代原子核物理的几个重大前沿领域,包括放射性核束物理、核天体物理以及超重元素的合成。 图1核素图。图中的直线标出了中子和质子幻数。 在核素图中(图1),所有稳定的原子核,都落在一条从左下角伸向右上角的斜线的附近。这条线被称为B-稳定线。因为,这些核相对于B-衰变是稳定的。相对于B-衰变稳定的原子核内,其质子和中子数目,都有一个比较合适的比例。当核素逐渐离开B-稳定线时,这个比例会变得过大或过小,其寿命不断变短。现有的原子核理论,基本是来自对稳定核的研究。在远离B-

原子核物理学发展史

目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Key words (1) 序言 (2) 1.伦琴和X射线的发现 (3) 1.1偶然的发现 (3) 1.2机遇是留给有准备的人 (3) 2.贝克勒尔发现放射性 (3) 2.1贝克勒尔发现铀盐辐射 (4) 3.居里夫人和镭的发现 (4) 3.1钋的发现 (4) 3.2不知疲倦的科学家 (5) 3.3生活的不幸成为研究的动力 (6) 4.卢瑟福和α射线的研究 (6) 4.1卢瑟福发现α射线 (7) 4.2卢瑟福提出有核原子模型 (8) 5.总结 (9) 参考文献 (10) 致谢 (11)

摘要：在21世纪，原子核物理学已经在人类生活，军事上都得到了广泛应用，但有多少人知道其发现的历程呢！在以牛顿理论系统建立的经典力学的大厦笼罩下，原子核物理学又是经过多少科学家的反复推导和验证诞生的呢！或许岁月的长河会掩盖住过往的尘沙，但它无法遮挡住那如黄金般闪耀的历程！ 在本文中我们将通过文献研究法和调查法，跟寻科学家的脚步，来重新认知原子核物理的发展的历程。并且着重通过对卢瑟福对α射线的研究，尤其是α粒子的大角度散射实验，来亲自感受原子核发现的经过。最后讨论原子和物理的发现和发展给人类带来的好处和坏处，正确的对待科学，应用科学，使我们的家园变得更美好。 关键字：X射线放射性α射线 Abstract：In the 21st century, nuclear physics has been in the human life, the military has been widely used, but how many people know that their findings of course! In Newton's theory of classical mechanics system set up for our shadowat, omic nucleus physics and after how many scientists of derivation and validation is born again and again! The long river of years may obscure past dust, but it cannot block the shine like gold of course! In this article, we will through the literature research and survey method and steps of scientists, to the cognitive development of nuclear physics. And emphatically based on the research of the rutherford to alpha rays, especially of alpha particles, large Angle scattering experiment, after found to experience personally the nucleus. Finally discussed the discovery and development of atoms and physical brings to the human, the advantages and disadvantages of the correct treatment of science, applied science, make our home more beautiful. Keywords:X ray radioactive alpha

初中物理物理学发展简史课件试题

物理学发展简史 物理学的发展经历了漫长的历史时期，本文将其划分为三个阶段：古代、近代和现代，并逐一进行简要介绍其主要成就及特点，使物理学的发展历程显得清晰而明了。 1.古代物理学时期 古代物理学时期大约是从公元前8世纪至公元15世纪，是物理学的萌芽时期。 物理学的发展是人类发展的必然结果，也是任何文明从低级走向高级的必经之路。人类自从具有意识与思维以来，便从未停止过对于外部世界的思考，即这个世界为什么这样存在，它的本质是什么，这大概是古代物理学启蒙的根本原因。因此，最初的物理学是融合在哲学之中的，人们所思考的，更多的是关于哲学方面的问题，而并非具体物质的定量研究。这一时期的物理学有如下特征：在研究方法上主要是表面的观察、直觉的猜测和形式逻辑的演绎；在知识水平上基本上是现象的描述、经验的肤浅的总结和思辨性的猜测；在内容上主要有物质本原的探索、天体的运动、静力学和光学等有关知识，其中静力学发展较为完善；在发展速度上比较缓慢。在长达近八个世纪的时间里，物理学没有什么大的进展。 古代物理学发展缓慢的另一个原因，是欧洲黑暗的教皇统治，教会控制着人们的行为，禁锢人们的思想，不允许极端思想的出现，从而威胁其统治权。因此，在欧洲最黑暗的教皇统治时期，物理学几乎处于停滞不前的状态。 直到文艺复兴时期，这种状态才得以改变。文艺复兴时期人文主义思想广泛传播，与当时的科学革命一起冲破了经院哲学的束缚。使唯物主义和辩证法思想重新活跃起来。科学复兴导致科学逐渐从哲学中分裂出来，这一时期，力学、数学、天文学、化学得到了迅速发展。 2.近代物理学时期 近代物理学时期又称经典物理学时期，这一时期是从16世纪至19世纪，是经典物理学的诞生、发展和完善时期。 近代物理学是从天文学的突破开始的。早在公元前4世纪，古希腊哲学家亚里士多德就已提出了“地心说”，即认为地球位于宇宙的中心。公元140年，古希腊天文学家托勒密发表了他的13卷巨著《天文学大成》，在总结前人工作的基础上系统地确立了地心说。根据这一学说，地为球形，且居于宇宙中心，静止不动，其他天体都绕着地球转动。这一学说从表观上解释了日月星辰每天东升西落、周而复始的现象，又符合上帝创造人类、地球必然在宇宙中具有至高无上地位的宗教教义，因而流传时间长达1300余年。 公元15世纪，哥白尼经过多年关于天文学的研究，创立了“日心说”，写出“自然科学的独立宣言”——《天体运行论》，对地心说发出了强有力的挑战。16世纪初，开普勒通过从第谷处获得的大量精确的天文学数据进行分析，先后提出了行星运动三定律。开普勒的理论为牛顿经典力学的建立提供了重要基础。从开普勒起，天文学真正成为一门精确科学，成为近代科学的开路先锋。 近代物理学之父伽利略，用自制的望远镜观测天文现象，使“日心说”的观念深入人心。他提出落体定律和惯性运动概念，并用理想实验和斜面实验驳斥了亚里士多德的“重物下落快”的错误观点，发现自由落体定律。他提出惯性原理，驳斥了亚里士多德“外力是维持物体运动”的说法，为惯性定律的建立奠定了基础。伽利略的发现以及他所用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学真正的开端。 16世纪，牛顿总结前人的研究成果，系统的提出了力学三大运动定律，完成了经典

论述19世纪末物理学三大发现对物理学发展的意义

叙述十九世纪末物理学三大发现的时间、人物和历史意义。 学院： 专业： 学号： 姓名： 日期：

论述19世纪末物理学三大发现对物理学发展的意义 19世纪末，物理学上出现了三大发现，即X射线、放射性和电子。这些新发现猛烈地冲击了道尔顿关于原子不可分割的观念，从而打开了原子和原子核内部结构的大门，揭露了微观世界中更深层次的奥秘。 1895年11月8日到12月28日，德国物理学家伦琴在研究阴极射线时，发现了具有惊人贯穿能力的X射线。19世纪末，阴极射线是物理学研究课题，许多物理实验室都开展了这方面的研究。1984年11月8日，伦琴将阴极射线管放在一个黑纸袋中，关闭了实验室灯源，他发现当开启放电线圈电源时，一块涂有氰亚铂酸钡的荧光屏发出荧光。用一本厚书，2-3厘米夺取的木板或几厘米厚的硬橡胶插在放电管和荧光屏之间，仍能看到荧光。他又用盛有水、二硫化碳或其他液体进行实验，实验结果表明它们也是“透明的”，铜、银、金、铂、铝等金属也能让这种射线透过，只要它们不太厚。伦琴意识到这可能是某种特殊的从来没有观察到的射线，它具有特别强的穿透力。他一连许多天将自己关在实验室里，集中全部精力进行彻底研究。6个星期后，伦琴确认这的确是一种新的射线。1895年12月22日，伦琴和他夫人拍下了第一张X射线照片。 天然放射性的发现与X 射线的发现直接相关。1895 年末，伦琴发现X 射线后，把他的论文的预印本和一些X 射线照片分别寄给了欧洲各国著名的物理学家，其中包括法国科学家庞加莱。在1896 年1 月20 日的法国科学院每周例会上，庞加莱展示了伦琴的论文和照

片，立即引起了贝克勒耳的极大兴趣。了解到X 射线是从管子正对着阴极的区域也就是玻璃管壁发出荧光的区域发出的，贝克勒耳提出了这样的猜测：X 射线和荧光之间可能存在着某种联系，能够发出荧光的物质可能同时也可以发出X射线。1896年，法国物理学家贝克勒尔在研究铀盐的实验中，首先发现了铀原子核的天然放射性。在进一步研究中，他发现铀盐所放出的这种射线能使空气电离，也可以穿透黑纸使照相底片感光。他还发现，外界压强和温度等因素的变化不会对实验产生任何影响。贝克勒尔的这一发现意义深远，它使人们对物质的微观结构有了更新的认识，并由此打开了原子核物理学的大门。1898年，居里夫妇又发现了放射性更强的钋和镭。由于天然放射性这一划时代的发现，居里夫妇和贝克勒尔共同获得了1903年诺贝尔物理学奖。此后，居里夫妇继续研究了镭在化学和医学上的应用，并于1902年分离出高纯度的金属镭。因此，居里夫人又获得了1911年诺贝尔化学奖。在贝可勒尔和居里夫妇等人研究的基础上，后来又陆续发现了其它元素的许多放射性核素。以上发现，有力地推动了放射性现象的理论研究和实际应用。 1897年，英国的汤姆逊和荷兰的塞曼分别测定了阴极射线的荷质比，确证了电子的存在。电子的发现和阴极射线的实验研究联系在一起的，而阴极射线的发现和研究又是以真空管放电现象开始的。早在1858年，德国物理学家普吕克在利用放电管研究气体放电时发现了阴极射线。普吕克利用真空泵，发现随着玻璃管内空气稀薄到一定程度时，管内放电逐渐消失，这时在阴极对面的玻璃管壁上出现了绿色荧光。当改变管外所加的磁场时，荧光的位置也会发生变化，可见，这种荧光是从阴极所发出的射线撞击玻璃管壁所产生的。关于阴极射线是什么许多科学家做过很多的研究，对此汤姆生设计了新的阴极射

物理学发展的三个时期

物理学发展的三个时期 物理学是随着人类社会实践的发展而产生、形成和发展起来的，它经历了漫长的发展过程。纵观物理学的发展史，根据它不同阶段的特点，大致可以分为物理学萌芽时期、经典物理学时期和现代物理学时期三个发展阶段。 (一)物理学萌芽时期 在古代，由于生产水平的低下，人们对自然界的认识主要依靠不充分的观察，和在此基础上进行的直觉的、思辨性猜测，来把握自然现象的一般性质，因而自然科学的知识基本上是属于现象的描述、经验的总结和思辨的猜测。那时，物理学知识是包括在统一的自然哲学之中的。 在这个时期，首先得到较大发展的是与生产实践密切相关的力学，如静力学中的简单机械、杠杆原理、浮力定律等。在《墨经》中，有力的概念(“力，形之所以奋也”)的记述；光学方面，积累了关于光的直进、折射、反射、小孔成像、凹凸面镜等的知识。《墨经》上关于光学知识的记载就有八条。在古希腊的欧几里德(公元前450-380)等的著作中也有光的直线传播和反射定律的论述，并且对光的折射现象也作了一定的研究。电磁学方面，发现了摩擦起电、磁石吸铁等现象，并在此基础上发明了指南针。声学方面，由于音乐的发展和乐器的创造，积累了不少乐律、共鸣方面的知识。物质结构和相互作用方面，提出了原子论、元气论、阴阳五行说、以太等假设。 在这个时期，观察和思辨虽然是人们认识自然的主要手段和方法，但也出现了一些类似于用实验来研究物理现象的方法。例如，我国宋代沈括在《梦溪笔谈》中的声共振实验和利用天然磁石进行人工磁化的实验，以及赵友钦在《革象新书》中的大型光学实验等就是典型的事例。 总之，从远古直到中世纪(欧洲通常把五世纪到十五世纪叫做中世纪)末，由于生产的发展，虽然积累了不少物理知识，也为实验科学的产生准备了一些条件并做了一些实验，但是这些都还称不上系统的自然科学研究。在这个时期，物理学尚处在萌芽阶段。 (二)经典物理学时期 十五世纪末叶，资本主义生产关系的产生，促进了生产和技术的大发展；席卷西欧的文艺复兴运动，解放了人们的思想，激发起人们的探索精神。近代自然科学就在这种物质的和思想的历史条件下诞生了。系统的观察实验和严密的数学演绎相结合的研究方法被引进物理学中，导致了十七世纪主要在天文学和力学领域中的“科学革命”。牛顿力学体系的建立，标志着近代物理学的诞生。整个十八世纪，物理学处在消化、积累、准备的渐进阶段。新的科学思想、方法和理论，得到了传播、完善和扩展。牛顿力学完成了解析化工作，建立了分析力学；光学、热学和静电学也完成了奠基性工作，成为物理学的几门基础学科。人们以力学的

近代物理学发展史结题报告

近代物理学发展史结题报告 篇一：物理学发展简史 物理学发展简史 摘要：物理学的发展大致经历了三个时期：古代物理学时期、近代物理学时期（又称经典物理学时期）和现代物理学时期。物理学实质性的大发展，绝大部分是在欧洲完成，因此物理学的发展史，也可以看作是欧洲物理学的发展史。 关键词：物理学；发展简史；经典力学；电磁学；相对论；量子力学；人类未来发展 0 引言 物理学的发展经历了漫长的历史时期，本文将其划分为三个阶段：古代、近代和现代，并逐一进行简要介绍其主要成就及特点，使物理学的发展历程显得清晰而明了。 1 古代物理学时期 古代物理学时期大约是从公元前8世纪至公元15世纪，是物理学的萌芽时期。 物理学的发展是人类发展的必然结果，也是任何文明从低级走向高级的必经之路。人类自从具有意识与思维以来，便从未停止过对于外部世界的思考，即这个世界为什么这样

存在，它的本质是什么，这大概是古代物理学启蒙的根本原因。因此，最初的物理学是融合在哲学之中的，人们所思考的，更多的是关于哲学方面的问题，而并非具体物质的定量研究。这一时期的物理学有如下特征：在研究方法上主要是表面的观察、直觉的猜测和形式逻辑的演绎；在知识水平上基本上是现象的描述、经验的肤浅的总结和思辨性的猜测；在内容上主要有物质本原的探索、天体的运动、静力学和光学等有关知识，其中静力学发展较为完善；在发展速度上比较缓慢。在长达近八个世纪的时间里，物理学没有什么大的进展。 古代物理学发展缓慢的另一个原因，是欧洲黑暗的教皇统治，教会控制着人们的行为，禁锢人们的思想，不允许极端思想的出现，从而威胁其统治权。因此，在欧洲最黑暗的教皇统治时期，物理学几乎处于停滞不前的状态。 直到文艺复兴时期，这种状态才得以改变。文艺复兴时期人文主义思想广泛传播，与当时的科学革命一起冲破了经院哲学的束缚。使唯物主义和辩证法思想重新活跃起来。科学复兴导致科学逐渐从哲学中分裂出来，这一时期，力学、数学、天文学、化学得到了迅速发展。 2 近代物理学时期 近代物理学时期又称经典物理学时期，这一时期是从16

必修三第四单元近代以来世界的科学发展历程

第四单元近代以来世界的科学发展历程 第11课物理学的重大进展 【教学目标】 1．知识与能力： （1）识记伽利略的发现以及他开始的科学研究方法，标志着物理学的真正开端；牛顿力学体系即经典力学体系的建立；海王星、冥王星的发现；经典力学体系的建立标志着近代科学的形成；1905年爱因斯坦提出了狭义相对论和光速不变原理；1916年他完成了广义相对论的最终形式；普朗克量子论的诞生；爱因斯坦推动了量子论的发展； （2）理解16世纪末17世纪初物理学方面取得突出成就的历史条件；相对论和量子论诞生的原因、意义； （3）思考“日心说”与“地心说”相比的进步性；探究经典力学体系的特点、影响；归纳量子论的发展过程； 2．过程与方法： （1）利用多媒体手段，为学生提供图片、文字、视频等材料，激发学生学习的兴趣，发掘学生学习的动力； （2）通过问题探究、实践体验、历史比较、图表分析等方法与手段培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。 3．情感态度与价值观： （1）科学真理需要勇于探索、执着追求的精神； （2）科学理论在不断完善、创新； （3）人类对客观规律的认识不断深入。 【教学方法】 1. 根据新课标的理念，鼓励学生自主学习，通过探究学习，解决问题。解决问题是关键，在解决问题的同时，学习具体知识。培养学生解决问题的方法和能力。 2．注意培养学生的情感态度价值观。一方面，适当介绍一些科学家的生平事迹、优秀品德、名言名句等，引导学生感悟他们的孜孜不倦的奋斗精神、求真求实的科学精神、为理想而献身的高贵品质等，陶冶自己的性情，提升自己的情操。另一方面，要学生有全球的眼光，关注人类的发展，自觉传承科技文化。 【教学内容】 1．经典力学的奠基者——伽利略： （1）背景：受文艺复兴运动的影响，科学逐渐从神学的桎梏中解放出来。人类进入到科学实验时代。16世纪末17世纪初，随着文艺复兴运动的扩展和人的思想的解放，意大利科学家伽利略认为研究自然界必须进行系统地观察和实验。他将科学实验与数学相结合，进行科学研究，并强调追究事物之间的数学关系。 （2）伽利略对物理学重大贡献及意义。 在1604年，意大利物理学家伽利略在实验中发现：物体下落时的距离与所用时间的平方成正比，而物体下落的速度与物体的重量无关，这就是著名的落体定律。他还通过实验证实了匀速运动定律和匀加速运动定律。 希腊学者亚里士多德认为地球上的物体运动有天然运动和受迫运动。他认为物体的受迫运动是推动者加于被推动者的，推动者一旦停止推动，运动就会立即停止。