第30章-原子核物理

第一章1、原子的质量单位叫做碳单位对错答案: 对2、质子和中子的轨道角动量的矢量和就是原子核的自旋对错答案: 对3、原子中的电子磁矩比核的磁矩小对错答案: 错4、长椭球形原子核具有负的电四极矩对错答案: 错5、在经典物理中存在宇称概念对错答案: 错6、质子和中子不是点状结构对错答案: 错7、核子之间的主要作用是库仑力对错答案: 错8、原子核的磁矩包含质子的磁矩中子的磁矩电子的磁矩答案: 质子的磁矩,中子的磁矩9、下列说法正确的是原子核是球形的核内电荷分布半径就是质子分布的半径核的电荷分布半径比核力作用半径大电子在核上散射的角分布是核内电荷分布的函数答案: 核内电荷分布半径就是质子分布的半径10、下列说法正确的是原子核的形状是长椭球形的电四极矩多数是负值利用原子核本身能级间的跃迁可以测出电四极矩大多数原子核是球形的答案: 利用原子核本身能级间的跃迁可以测出电四极矩11、下列说法正确的是宇称是微观物理领域中特有的概念在一切微观过程中宇称是守恒的原子核是由中子、质子、电子组成的微观体系经典物理中存在宇称答案: 宇称是微观物理领域中特有的概念12、下列说法正确的是质子和中子具有内部结构自旋为整数的粒子叫费米子自旋为半整数的粒子叫玻色子电子、质子、中子的自旋为整数答案: 质子和中子具有内部结构13、为什么会产生超精细结构核自旋与电子的总角动量相互作用核自旋与电子自旋相互作用质子的轨道角动量与电子的总角动量相互作用质子的轨道角动量与电子自旋相互作用答案: 核自旋与电子的总角动量相互作用14、下来说法错误的是对于两核子体系，总同位旋是两个核子同位旋的矢量和核子之间的主要作用力为核力核力近似地与核子所带电荷无关核力属于弱相互作用力答案: 核力属于弱相互作用力第二章1、放射性是原子核自发地放射各种射线的现象对错答案: 对2、衰变宽度Γ越小，原子核衰变越快。

对错答案: 错3、当母体的半衰期比子体长得多时可以达到长期平衡对错答案: 对4、人工放射性核素主要是反应堆和加速器制备的对错答案: 对5、放射性活度的单位是西弗对错答案: 错6、探测14C含量的方法通常是放射性测量法对错答案: 对7、光子的质量为零对错答案: 错8、目前发现的核素大部分都是稳定的对错答案: 错9、目前核子之间的相互作用是清楚的对错答案: 错10、在稳定的核素中，中质比随A增大对错11、下来说法正确的是人工放射性核素远比天然放射性核素多100个同种放射性核素原子核经过一个半衰期之后还剩50个原子核α射线贯穿本领大γ射线电离作用大答案: 人工放射性核素远比天然放射性核素多12、下来说法错误的是原子核所处的能级具有一定的宽度衰变常数越大，一个原子核单位时间内发生衰变的概率越大2个同种放射性核素原子核经过一个半衰期后还剩一个原子核半衰期是一个统计性概念答案: 2个同种放射性核素原子核经过一个半衰期后还剩一个原子核13、下来说法错误的是母体半衰期小于子体半衰期可能达到衰变平衡母体半衰期大于子体半衰期可能达到长期平衡可利用的裂变碎片都是人工产生的裂变碎片放射系都属于人工放射系答案: 母体半衰期小于子体半衰期可能达到衰变平衡14、制备人工放射性核素时，照射时间一般选作1个半衰期4个半衰期小于5个半衰期答案: 小于5个半衰期15、我国法定的放射性活度计量单位是居里（Ci）希沃特（Sv）贝克勒尔（Bq）葛瑞（Gy）答案: 贝克勒尔（Bq）16、放射性鉴年法一般选用14C235U238Th6Li答案: 14C17、下列说法错误的是原子核物理中常用电子伏特作为能量单位原子核的质量等于组成它的核子的质量和比结合能越大的原子核结合得越紧质量数越大的核素，其比结合能越大答案: 原子核的质量等于组成它的核子的质量和18、下来说法正确的是能发生自发裂变的核素都是重核原子核的不稳定性通过衰变表现出来重核都是不稳定的轻核都是稳定的答案: 能发生自发裂变的核素都是重核19、下来说法错误的是核子间的相互作用力具有饱和性原子核是不可压缩的对于给定的A，Z越小结合能就越大核子间有中子、质子对称相处的趋势答案: 对于给定的A，Z越小结合能就越大20、下来说法错误的是在原子核的组成中，有中子、质子各自成对相处的趋势同类核子成对相处时结合能增大全同费米子的波函数是交换对称的原子核液滴模型公式是现有计算公式中和实验结果符合得最好的答案: 全同费米子的波函数是交换对称的第三章1、带电粒子在物质中损失能量是一个统计过程对错答案:2、核辐射探测器由探测器本身和测量仪器设备两部分组成对错答案:3、常用半圆谱仪来精确测定带电粒子的能量对错答案:4、对于天然放射性核素而言，α衰变主要发生在重核对错答案:5、核子之间的核力大大超过库仑力对错答案:6、气体探测器是利用光电效应制成的对错答案:7、对于普通的核素，最后一个质子的结合能总是正的对错答案:8、下列说法错误的是单个电子在介质中有确定的射程在准直γ射线穿过吸收介质的透射实验中，进入探测器的γ射线的相对强度服从指数衰减规律光电效应实际上是γ射线的一种能量的全吸收过程对于β粒子，射程难以直接从吸收曲线确定答案:9、下列哪一项是经验关系半导体探测器或气体探测器适宜测量长寿命辐射体α粒子的能量是单一的原子核的内部能量是量子化的短射程α粒子是从母核基态跃迁到子核激发态时产生的答案:10、下列说法错误的是λ=aR^57.5E=mc^2E=hνF=ma答案:11、下列说法错误的是根据经典力学，α衰变不能发生微观粒子具有一定的概率能够穿透势垒在原子核边界附近，α粒子所受的吸引力存在过渡区核力是弱相互作用力答案:12、下列哪一种装置不是辐射探测器G-M计数器NaI(Tl)探测器HPGe探测器光电倍增管答案:13、下列说法错误的是重离子放射性是指原子核自发地放射出重离子一般质子衰变的半衰期比α衰变的半衰期要短得多质子放射体只有β-放射性或轨道电子俘获的竞争过程重离子穿透势垒的概率一般比α粒子的穿透概率要小答案:第四章1、下列说法错误的是利用普通的β能谱曲线可以确定β谱的最大能量利用库里厄图可以较精确求得β谱的最大能量库里厄图可用于分解复杂的β谱β能谱的测量是直接确定中微子质量的一种有效方法答案:2、下列说法错误的是半衰期可以反映跃迁类型的特征中微子是否具有静止质量是一个未解之谜凡母核与子核波函数很相像的跃迁称为超容许跃迁对于一般的容许跃迁，原子核的质量大多数在中等以上答案:3、下列说法错误的是β衰变的基本公式不适用于轨道电子俘获轨道电子俘获放出的中微子的能量是连续的Z越大，K层电子轨道越小，因而越容易被原子核俘获对于轻核，很难观察到与β+衰变同时产生的K俘获答案:4、下列说法错误的是宇称守恒是指一个孤立体系的宇称不随时间变化一个微观物理过程和它的镜像过程的规律完全相同，该微观体系的宇称是守恒的大量事实证明，核反应过程宇称是守恒的经典物理中不存在与宇称守恒类似的规律答案:5、β衰变发射出的粒子能量最大可以达到100MeV对错答案:6、泡利用实验证实了中微子的存在对错答案:7、将中微子考虑在内，β衰变有3种类型对错答案:8、衰变纲图中的横线表示原子核的能级对错答案:9、β衰变的费米理论是与原子发光理论类比产生的对错答案:10、β衰变服从一定的选择定则对错答案:11、库里厄图使得β能谱的实验结果画成一条直线对错答案:12、半衰期或跃迁概率与β粒子的最大能量无关对错答案:13、β衰变的基本公式是在假定原子核放射出β粒子和中微子的情况下得到的对错答案:14、β衰变中宇称是不守恒的对错答案:15、下列说法错误的是α粒子能谱是分立的β能谱是分立的原子核的能量状态是分立的用β磁谱仪可以测量β能谱答案:16、下列说法错误的是泡利提出了中微子假说中微子的磁矩为零中微子的电荷为零中微子的自旋是1/2答案:17、下列说法错误的是中微子的静止质量为零是一种近似轨道电子俘获过程伴随着子核的特征X射线的发射双β衰变肯定存在能发生β+衰变的原子核可以发生轨道电子俘获答案:18、下列关于衰变纲图的说法错误的是衰变纲图一般都是根据原子质量差画出的除稳定核素外，基态能级旁都标有半衰期衰变纲图是根据原子核质量差画出的可以利用衰变纲图计算一定质量放射性核素的放射性答案:19、下列说法错误的是费米提出β衰变是电子-中微子场与原子核的相互作用原子发光是电磁相互作用的结果β衰变是一种弱相互作用轨道电子俘获是一种强相互作用答案:20、下列说法错误的是关于宇称选择定则，对β衰变可以根据宇称守恒定律得出β衰变中宇称不守恒在非相对论处理中，β衰变中原子核宇称的变化可以认为等于轻子带走的轨道宇称选择定则可以分析衰变过程中有关守恒定律而得答案:第五章1、原子核通过发射γ光子从激发态跃迁到较低能态的过程称为γ衰变对错答案:2、γ跃迁遵从指数衰变律对错答案:3、如果已知跃迁的类型和始末态中一个能级的自旋和宇称，则由选择定则可以推出另一个能级的自旋和宇称对错答案:4、原子核从激发态到较低能态或基态的跃迁，可以通过发射电子来完成。

原子核物理徐象如我们知道，原子核物理是研究原子核的结构和变化规律，获得射线束并将其用于探测、分析的技术，以及研究同核能、核技术应用有关的物理问题。

简称核物理。

下面着重谈一下对它的介绍。

人类首次观测到核变化是在1896年，A.-H.贝可勒尔发现了天然放射性，人类首次观测到核变化，通常将它作为核物理学的开端。

此后的40多年，主要从事放射性衰变规律和射线性质的研究，并用射线对原子核作初步探讨；还创建了一系列探测方法和测量仪器，一些基本设备如各种计数器、电离室等沿用至今。

探测、记录射线并测定其性质，一直是核物理研究和核技术应用的一个中心环节。

放射性衰变的研究证明了一种元素可以通过α衰变或β衰变而变成另一种元素，推翻了元素不可改变的观点；还确立了衰变规律的统计性。

统计性是微观世界物质运动的一个根本性质，同经典力学和电磁学所研究的宏观世界物质运动有原则上的区别。

衰变中发射的能量很大的射线，特别是α射线，为探索原子结构提供了前所未有的武器。

1911年，E.卢瑟福等用α射线轰击各种原子，从射线偏折的分析确立了原子的核式结构，并提出原子结构的行星模型，为原子物理学奠定基础；还首次提出原子核这个词，不久便初步弄清了原子的壳层结构和其电子的运动规律，建立和发展了阐明微观世界物质运动规律的量子力学。

1919年，卢瑟福等人发现用α射线轰击氮核时释放出质子，首次实现人工核反应。

此后用射线引起核反应的方法逐渐成为研究原子核的主要手段。

初期取得的重大成果是1932年中子的发现和1934年人工放射性核素的制备。

原子核是由中子和质子组成的。

中子的发现不仅为核结构的研究提供必要的前提，还因为它不带电荷，不受核电荷的排斥，容易进入原子核而引起中子核反应，成为研究原子核的重要手段。

30年代中，人们还从对宇宙线的观测发现正电子和“介子”(后称μ子)，这些发现是粒子物理学的先河。

20年代后期，开始探讨加速带电粒子的原理。

30年代初，静电、直线和回旋等类型的粒子加速器已具雏形，在高压倍加器上实现初步核反应。

《原子核物理》课程教学大纲课程性质：专业基础课教学对象：核工程与核技术辐射化工专业本科学生学时学分：54学时 3学分编写单位：核工程与技术学院编写人：杜纪富审定人：编写时间：2011年5月一、课程说明1、课程简介本课程是原子物理学课程的姊妹篇，它以阐述原子及原子核的结构、特性为中心。

主要内容包括核结构模型、原子核的放射性、α衰变、β衰变、γ衰变、核反应及核能和放射性的应用等。

2、课程教学目标本课程是近代物理学中的一个重要领域。

通过该门课程的学习，使学生了解和掌握原子核的基本性质和结构、放射性现象及一般规律、原子核反应、射线与物质的相互作用、离子加速器、原子能的利用、核技术及应用、粒子物理的一些简单理论，为学生将来继续学习核工程与核技术的课程奠定理论基础和实验技术能力。

3、预修课程与后续课程大学物理、量子力学、原子物理学4、教学手段及教学方法建议原子核物理学是现代物理学的重要内容，作为应用物理专业的学生，原子核物理学的基础知识理论成为必要的学习内容。

因此本门课程首先把基础知识和基本技能教给学生，使得学生扎实地学好，然后再介绍相关现代科学技术的重要成果。

本课程以讲授为主，然后在课程中会介绍与核辐射相关的案例以及实验等。

5、考核方式平时成绩占30%（考勤、课堂表现和作业），闭卷考试成绩占70%。

6、指定教材杨福家等著，原子核物理（第一版）复旦大学出版社，19937、教学参考书[1] 卢希庭主编，原子核物理，原子能出版社，2000年[2] 王炎森、史福庭，原子核物理学，原子能出版社， 1998年8、教学环节及学时安排表1 课程学时分配表9、教学大纲修订说明二、教学内容第一章原子核物理（8学时）教学目标1、了解原子核物理的研究对象及其发展历史2、理解原子核是由核子（中子和质子）组成的，原子核半径的两种含义。

3、理解原子核的结合能及其与质量的关系。

4、了解原子核的自旋、磁矩、电四极矩、宇称的定义。

本章重点1、原子核半径的两种含义以及结合能与质量的关系。

原子核物理1. 引言原子核物理是研究原子核结构、性质和相互作用的一门学科。

它探讨了原子核的组成、核素的稳定性、放射性衰变、核裂变和核聚变等现象，为了解宇宙的起源、核能的应用等提供了重要的科学基础。

本文将介绍原子核物理的基本概念、研究方法和应用领域。

2. 基本概念2.1 原子核的组成原子核由质子和中子组成。

质子带正电，质量约为1.67×10-27千克；中子不带电，质量也约为1.67×10-27千克。

原子核中质子的数量决定了元素的种类，而中子的数量影响了核素的稳定性。

2.2 核素的稳定性和放射性衰变核素的稳定性与质子和中子的数量之间的平衡有关。

当核素中的质子和中子数量不平衡时，核素可能是不稳定的，会发生放射性衰变。

放射性衰变包括α衰变、β衰变和γ衰变等过程，通过释放粒子或电磁辐射来实现能量和质量的平衡。

2.3 核裂变和核聚变核裂变是指重核（如铀-235）在被中子轰击后分裂成两个较轻的核片（如氙和锶），伴随释放大量的能量。

核裂变是核能的重要来源之一。

核聚变是指轻核（如氘、氚等）在高温和高压条件下融合成较重的核片（如氦等），同样伴随着巨大的能量释放。

核聚变在太阳和恒星内部是主要的能量来源。

3. 研究方法原子核物理的研究方法主要包括实验方法和理论模型。

3.1 实验方法实验方法是通过设计和执行实验来对原子核进行观测和测量。

常用的实验手段包括粒子加速器、探测器和核磁共振等。

粒子加速器可以将质子或其他带电粒子加速至高能量，使它们与原子核发生碰撞，并通过探测器来记录和分析碰撞产生的粒子和放射性衰变过程。

核磁共振则是利用原子核的自旋和磁矩在外加磁场下发生共振现象，从而获得关于原子核结构和运动方式的信息。

3.2 理论模型理论模型是通过建立物理方程和数学模型来解释和预测原子核的性质和行为。

理论模型可以采用经典物理学、量子力学、核壳模型、液滴模型等不同的方法来描述原子核的结构和相互作用。

常用的理论方法包括平均场理论、玻尔模型、矩阵力学等。

原子核物理智慧树知到课后章节答案2023年下东华理工大学东华理工大学第一章测试1.具有相同质子数Z和中子数N的一类原子，称为一种核素。

A:错 B:对答案:错2.质子数相同，中子数不同的核素，为同位素。

A:错 B:对答案:对3.同位旋是认为原子核的质子态和中子态是处于不同电荷状态的相同的粒子，处于正的电荷态的是质子处于负的电荷状态的是中子。

为了描述核子的质子态和中子态而引入的算符。

A:错 B:对答案:对4.实验测得某元素的特征Kα线的能量为7.88 keV，则该元素的原子序数Z为（）。

A:28B:30C:29D:27答案:295.已知12C的第一激发态的同位旋量子数T=1，它与下列哪两个核的什么态组成同位旋三重态？A:7Li B:12N C:16O D:12Be答案:12N;16O第二章测试1.比结合能——原子核结合能对其中所有核子的平均值，亦即若把原子核全部拆成自由核子，平均对每个核子所要添加的能量。

用于表示原子核结合松紧程度。

A:错 B:对答案:对2.放射性原子核数衰减到原来数目的一半所需要的时间是半衰期。

A:错 B:对答案:对3.质量亏损是组成某一原子核的核外电子质量与该原子核质量之差。

A:错 B:对答案:错4.经测定一出土古尸的14C的相对含量为现代人的80%，该古人的死亡年代为（）。

A:公元15.5年 B:公元1.55年 C:公元155年 D:公元1550年答案:公元155年5.已知人体的碳含量为18.25%，问体重为63 kg的人体相当于活度为多少贝可勒尔和多少微居里的放射源（）。

A:26.5Bq,0.072μCi B:2.65Bq,0.72μCiC:265Bq,0.72μCi D:2.65Bq,0.072μCi答案:2.65Bq,0.072μCi第三章测试1.短射程α粒子是指母核的激发态到子核的基态放出的α粒子。

A:错 B:对答案:错2.长射程α粒子是指母核的基态发射到子核的激发态的α粒子。

原子物理习题库及解答第一章1-1 由能量、动量守恒 ⎪⎩⎪⎨⎧'+'='+'=e e e e v m v m v m v m v m v m αααααααα222212121(这样得出的是电子所能得到的最大动量，严格求解应用矢量式子)Δp θ得碰撞后电子的速度 ee m m v m v +='ααα2 p故 αv v e2≈' 由)(105.24001~22~~~4rad m m v m v m v m v m pp tg e e e e -⨯=='∆ααααααθθ1-2 （1） )(8.225244.127922fm ctg a b =⨯⨯⨯==θ （2） 52321321063.91971002.63.19]108.22[14.3--⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==nt b NdN π1-3 Au 核： )(6.505.4244.1794422fm v m Ze r m =⨯⨯⨯==αα Li 核：)(92.15.4244.134422fm v m Ze r m =⨯⨯⨯==αα1-4 （1）)(3.16744.1791221Mev r e Z Z E mp =⨯⨯==（2）)(68.4444.1131221Mev r e Z Z E m p =⨯⨯==1-5 2sin /)4(2sin /)4(420222142221θρθr ds t A N E e Z Z ntd E e Z Z N dN p p ⋅=Ω= 42323213)5.0(1105.1105.11971002.6)41044.179(⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=--68221090.8197105.144.1795.102.6--⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=1-660=θ时，232221⋅==a ctg ab θ 90=θ时，12222⨯==a ctg a b θ 3)21()23(22222121===∴b bdN dN ππ1-7 由32104-⨯=nt b π，得ntb π32104-⨯=由22θctg a b =，得 23233232)67.5(1021811002.614.310410104)2(⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=--- ntctg a π )(1096.5224cm -⨯=)(8.23161096.5)41(2sin )4(2442b a d d =⨯⨯⨯==Ω∴-θσ1-8（1）设碰撞前m 1的速度为v 1，动量为p 1。