《原子核物理》期末复习要点

核物理学重点知识总结(期末复习必备)
核物理学重点知识总结（期末复必备）
1. 核物理基础知识
- 核物理的定义：研究原子核内部结构、核反应以及与核有关
的现象和性质的学科。

- 原子核的组成：由质子和中子组成，质子带正电，中子无电荷。

- 质子数（原子序数）：表示原子核中质子的数量，决定了元
素的化学性质。

- 质子数与中子数的关系：同位素是指质子数相同、中子数不
同的原子核。

2. 核反应与放射性
- 核反应定义：原子核发生的转变，包括衰变和核碰撞产生新核。

- 放射性定义：原子核不稳定，通过放射射线（α、β、γ射线）变为稳定核的过程。

- 放射性衰变：α衰变、β衰变和γ衰变。

3. 核能与核能应用
- 核能的释放：核反应过程中，原子核质量的变化引发能量的
释放。

- 核能的应用：核电站、核武器、核医学、核技术等领域。

- 核电站工作原理：核反应堆中的核裂变产生的能量转换为热能，再通过蒸汽发电机转换为电能。

4. 核裂变与核聚变
- 核裂变：重核（如铀）被中子轰击后裂变成两个或更多轻核
的过程，释放大量能量。

- 核聚变：两个轻核融合成一个较重的核的过程，释放更大的
能量。

- 核裂变与核聚变的区别：核裂变需要中子的引发，核聚变则
需要高温和高密度条件。

5. 核辐射与辐射防护
- 核辐射：核反应释放的射线，包括α射线、β射线、γ射线等。

- 辐射防护：采取合理的防护措施，减少人体暴露在核辐射下
的危害。

以上是对核物理学的一些重点知识进行的总结。

在期末复习中，希望这些内容能对你有所帮助！。

1.本章重点：1、莫塞莱公式，核的质量的测量，半径公式；2、核的自旋、宇称；3、核磁共振法测核磁矩；4、核的电四极矩与核形状的关系。

2.本章重点：1、放射性1）基本概念：放射性、核衰变、衰变常数、半衰期、平均寿命、放射性活度、比活度、射线强度；2）基本规律：指数衰减规律；连续衰变规律；3）人工放射性的生长；14C鉴年；2、原子核的稳定性1）质量亏损，质量过剩，结合能，比结合能2）液滴模型；原子核稳定性的经验规律。

5.本章重点：1、衰变能的计算及其与 粒子动能的关系；2、 衰变的实验规律；3、经典理论的困难，阿尔法衰变的机制。

6.本章重点：1、贝塔谱的特点及其解释；2、 衰变的三种类型（形式、本质、衰变能、衰变条件等）；3、衰变纲图；4、贝塔衰变的跃迁分类和选择定则、比较半衰期。

7.本章重点：1、跃迁多极性、跃迁分类2、选择定则及应用3、内转换现象、内转换系数的应用4、穆斯堡尔效应问答：为什么同一核的伽马发射谱不能成为其吸收谱？8.本章重点：1、核内存在壳层结构的条件及基本思想；2、壳模型的应用（确定核基态自旋和宇称；解释同核异能素岛；与贝塔衰变的关系）；3、集体模型？4、转动能级。

9.本章重点：1、基本概念：核反应、反应道、核反应能、核反应阈能、核反应截面、核反应微分截面、核反应产额；2、核反应能、阈能的计算；3、Q方程的推导及应用；4、核反应截面、微分截面，产额的相关计算；5、细致平衡原理。

名词解释：核反应，阈能（并会计算）核反应过程的表示；重点：反应能Q （定义，怎么求）；Q方程（务必记住）及其应用（确定核素质量；计算出射粒子的能量Eb；确定核素的激发能E 。

）书上的例题好好看看核反应截面与产额（定义（每年必考）；会计算书上例题）核反应模型（会简单描述三个阶段即可）证明题（细致平衡（课件里有几个公式写上））第八章重点是壳模型应用以及壳模型的表述（简答题）看课后题，确定基态自旋和宇称；判断几级跃迁β；证明磁矩（书上有)。

原子核物理复习资料归纳整理名词解释1、核的自旋：原子核的角动量，通常称为核的自旋。

2、衰变常量：衰变常量是在单位时间内每个原子核的衰变概率。

3、半衰期：半衰期是放射性原子核数衰减到原来数目的一半所需的时间。

4、平均寿命：平均寿命是指放射性原子核平均生存的时间。

5、放射性活度：在单位时间内有多少核发生衰变，亦即放射性核素的衰变率，叫衰变率。

6、放射性：原子核自发地放射各种射线的现象，称为放射性。

7、放射性核素：能自发的放射各种射线的核素称为放射性核素，也叫做不稳定核素。

8、核衰变：原子核衰变是指原子核自发的放射出α或β 等粒子而发生的转变。

9、衰变能：原子核衰变时所放出的能量。

10、核素：具有相同质子数Z和中子数N的一类原子核，称为一种核素。

11、同位素：质子数相同，中子数不同的核素。

12、同中子素：中子数相同，质子数不同的核。

13、同量异位素：质量数相同，质子数不同的核素14、同核异能素：质量数和质子数相同而能量状态不同的核素。

15、镜像核：质子数和中子数呼唤的一对原子核。

16、质量亏损：组成某一原子核的核子质量与该原子核质量之差。

17、核的结合能：自由核子组成原子核所释放的能量。

18、比结合能：原子核平均每个核子的结合能。

19、最后一个核子的结合能：是一个自由核子与核的其余部分组成原子核时，所释放的能量。

20、内转换现象：跃迁时可以把核的激发能直接交给原子的壳层电子而发射出来。

21、内转换现象：原子核从激发态到较低的能态或基态的跃迁时把核的激发能直接交给原子的壳层电子而发射出来。

22、内转换电子：内转换过程中放出来的电子。

（如果单出这个就先写出内转换现象的定义）23、内电子对效应：24、级联γ辐射的角关联：原子核接连的放出的两个γ光子，若其概率与这两个γ光子发射方向的夹角有关，即夹角改变时，概率也变化，这种现象称为级联γ辐射角关联，亦称γ-γ角关联。

25、穆斯堡尔效应：原子核辐射的无反冲共振吸收。

［原子物理］复习的四个重点“原子和原子核”一章是每年高考的必考内容，年年有试题涉及，是高考考查的热点。

在原子模型中，以玻尔理论和原子能级命题频率最高，在原子核组成、核能中，以衰变规律、核能计算命题频率最高，其它知识点尽管也时有出现，但命题频率较低。

因此，原子物理部分应以如下四个方面重点复习。

一. 玻尔模型、能级概念1. 原子能量的量子化：用n 表示量子数，E n 和E 1表示对应于n 的能级和基态，则有：E E n E eV n ==-121136/.，。

2. 跃迁假设：用h 表示普朗克常数，ν表示光子的频率，则有h E E m n m n ν=->()。

3. 原子跃迁的光谱线问题：一群氢原子可能辐射的光谱线条数为N C n n n ==-212()/。

例1. （2000年北京春考）根据玻尔理论，某原子的电子从能量为E 的轨道跃迁到能量为E’的轨道，辐射出波长为λ的光。

以h 表示谱朗克常量，c 表示真空中的光速，则E’等于（ ）A. E h c -λ/B. E h c +λ/C. E hc -/λD. E hc +/λ解析：根据玻尔理论，原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即h E E ν=-'，又光在真空中传播时λν=c /，联立得E E hc '/=-λ。

选项C 正确。

例2. （2000年吉林理科综合）氢原子的基态能量为E 1。

下列四个能级图中能正确代表氢原子能级的是（ ）解析：根据能级公式E E n n =12/，易知C 图正确。

例3. （高考题）图2给出氢原子最低的四个能级。

氢原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子的频率最多有________种，其中最小的频率等于________Hz （保留两位数字）。

解析：氢原子最低的四个能级之间的辐射跃迁如图3所示，由图可知最多有6种方式[/()/()/]N C n n n ==-=-=21244126，因此辐射光子的能量h ν最多有6种，对应的频率也有6种，其中从n =4跃迁到n =3能级时原子辐射能量最小，光子的频率最小，依玻尔理论：ν=-=---⨯⨯⨯=⨯--()/[.(.)]./(.).E E h H z 431934140851591610663101610注：若给定的原子不是一群而是一个，在计算可能辐射的光谱线条数时不能利用N n n =-()/12计算。

《原子物理复习要点》第一章1. 氢原子原子光谱波数 里德伯常数光谱项 !!,2m ,1m n ;3,2,1m ++== 2.玻尔氢原子理论 ⑴玻尔假设（3点） ⑵氢原子模型玻尔半径精细结构常数 定态能量连续能量区：自由电子动能 ⑶氢原子的光谱λν1~=H R ,T T ~n m −=ν2H n n R T =.~c c νλν==,A 53.0em 4a 02e 200=≡!πε!,3,2,1n ,n a r 20n ==,nc nc c 4e v 02n απε==!1371c4e 02≈=!πεα!,3,2,1n ,c m n 21E 22e 2n =−=α!,3,2,1n ,E n 1E 12n ==.eV 6.13c m 21E 22e 1−≈−=α02vm 2e >,E E ~hc h mn −==νν2n n R T ∞=.nhcR hcT E ,hc E T 2H n n n n −=−=−=.eV 6.13hcR .eV 6.13hcR hcT E ,1n H H 11=−=−=−==nm .eV 1242m .J 1063.6103ch 348=×××=−⑷类氢离子约化质量类氢离子光谱 ⑸里德伯原子 3.夫兰克-赫兹实验图1.5.2 证明了原子能级的存在。

第二章1 波粒二象性⑴德布罗意假设 2. ⑴自由粒子波函数 ⑵()eemM Mm +=µ()!",3,2,1n ,n 42Z e E M 222024n =−=πεµ有限，!",3,2,1n ,Z n e4r 2220n =×=µπε().4c 4e R 3204M ππεµ⋅=!().4c 4e m R 3204e ππε⋅=∞!.Mm 11R R M m M R m R e e e M +=+==∞∞∞µ()222024n n 42Z e E !πεµ−=⑶ 不代表实在的物理量的波动. ⑷波函数满足条件：单值、有限、连续. 海森伯不确定原理3．薛定谔方程⑴条件 ⑵建立⑶定态薛定谔方程E 为粒子总能量，不随时间改变. 几率密度只与位置坐标有关而与时间无关.4.力学量的平均值,算符表示和本征值哈密顿算符 ()[],0q ˆ,p ˆ1≠():r !Ψ.2q p !≥⇒ΔΔ.p p p −=Δ.p p p 22−=Δ.2z p ,2y p ,2x p z y x !!!≥≥≥ΔΔΔΔΔΔ().2h t E 2≥ΔΔ.τΓ!≈()()().t ,r t ,r V m 2t ,r t i 22!!"#!#ΨΨ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+∇−=∂∂,p ,i p ,t i E 222∇−→∇−→∂∂→!"#!"#"2222222zy x ∂∂+∂∂+∂∂≡∇!.V m 2p E 2+=•,c v ,h E ,p h <<•==•νλ(),r V V !=()()().t f r u t ,r !!=Ψ()(),r u t E i exp t ,r !"!⎟⎠⎞⎜⎝⎛−=Ψ()()().r Eu r u r V m 222!!!"#=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+∇−.E !=ω.z k y j x i i i p ˆ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂+∂∂+∂∂−=∇−=!!"#!#".z z ˆ,y y ˆ,x xˆ,r r ˆ====!!()t ,r V m2H ˆ22!!"+∇−=①本征方程.A Aˆψψ=即力学量算符Aˆ作用在波函数ψ上等于一个常数乘以波函数ψ本身.波函数ψ称为算符Aˆ本征函数.②本征值●本征方程中A 称为算符Aˆ本征值.●假设：力学量A 的测量值就是算符Aˆ本征值.●因为在力学量本征态ψ下, 测量值就是算符Aˆ本征值，那么,力学量A 就完全确定，即.0A =Δ因此，力学量的平均值（期待值）就是本征值.●若两个力学量具有共同本征函数, 那么,这两个力学量的对易,一定可以同时具有确定值.,A Aˆψψ=!,B B ˆψψ=5.定态薛定谔方程的几个简例 ⑴阶跃势()().r d t ,r A ˆt ,r A *!!!∫=+∞∞−ΨΨ,AB B ˆA A ˆB ˆ,AB B A ˆB ˆAˆψψψψψψ====∴()⎩⎨⎧><=•.0x ,V 0x ,0x V 0,V E 0<X=0波函数及其一阶导数连续， 区域 ，透入距离⑵势垒 隧道效应: x<0几率密度不为0. 图2.5.4 透射系数 或a 较大,即扫描隧道显微镜●探针直径约或小于nm.●探针和样品的间隙对应一个势垒，间距为势垒宽度a 。

第十八章：原子物理与核物理复习要点1、了解玻尔原子理论及原子的核式结构。

2、了解氢原子的能级，了解光的发射与吸收机理。

3、了解天然放射现象，熟悉三种天然放射线的特性。

4、了解核的组成，掌握核的衰变规律，理解半衰期概念，掌握核反应过程中的两个守恒定律。

5、了解同位素及放射性同位素的性质和作用，了解典型的核的人工转变。

6、了解爱因斯坦质能方程，会利用核反应中的质量亏损计算核能。

7、了解核裂变与核聚变。

第一模块：原子的核式结构、波尔的原子模型『夯实基础知识』1、关于α粒子散射实验（英国物理学家卢瑟福完成，称做十大美丽实验之一）（1）α粒子散射实验的目的、设计及设计思想。

①目的：通过α粒子散射的情况获取关于原子结构方面的信息。

②设计：在真空的环境中，使放射性元素钋放射出的α粒子轰击金箔，然后透过显微镜观察用荧光屏接收到的α粒子，通过轰击前后α粒子运动情况的对比，来了解金原子的结构情况。

③设计思想：与某一个金原子发生作用前后的a 粒子运动情况的差异，必然带有该金原子结构特征的烙印。

搞清这一设计思想，就不难理解卢瑟福为什么选择了金箔做靶子（利用金的良好的延展性，使每个α粒子在穿过金箔过程中尽可能只与某一个金原子发生作用）和为什么实验要在真空环境中进行（避免气体分子对α粒子的运动产生影响）。

（2）α粒子散射现象①绝大多数α粒子几乎不发生偏转；②少数α粒子则发生了较大的偏转；③极少数α粒子发生了大角度偏转（偏转角度超过90°有的甚至几乎达到180°）。

（3）a粒子散射的简单解释。

①由于电子质量远远小于α粒子的质量（电子质量约为α粒子质量的１／7300），即使α粒子碰到电子，其运动方向也不会发生明显偏转，就象一颗飞行的子弹碰到尘埃一样，所以电子不可能使α粒子发生大角度散射。

而只能是因为原子中除电子外的带正电的物质的作用而引起的；②使α粒子发生大角度散射的只能是原子中带正电的部分，按照汤姆生的原子模型，正电荷在原子内是均均分布的，α粒子穿过原子时，它受到两侧正电荷的斥力有相当大一部分互相抵消，因而也不可能使α粒子发生大角度偏转，更不可能把α粒子反向弹回，这与α粒子散射实验的结果相矛盾，从而否定了汤姆生的原子模型。

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 3033434ππ==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 ZB ∆-∆-+∆=∆=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。