第十七章 原子核物理和粒子物理简介(单章答案)

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(卢希庭)课后习题答案全<i>答案第一二章很全,后面章节也较多</i>第一章习题1-1 A 利用课本上的公式AZ BA, B已知(书上第四页) E h (其中h是常数为 .63 1034 ) 6B 上课讲的公式<i>答案第一二章很全,后面章节也较多</i>2-2质谱仪工作原理1 2 M qV (1) 2 M 2 q B ( 2) R q 2V qB 2 R 22 2 即M M B R 2V 由，1 2可以解出M A 1.66 10 27<i>答案第一二章很全,后面章节也较多</i>1-31 2 M qV 2 2 M q B R 2VM R 2 qB 2V1M 1 2 q1 B1 2V2 M 2 2 q2 B2<i>答案第一二章很全,后面章节也较多</i>4 1-4, 计算下列各核的半径：He, 2107 47Ag,238 92U, 设r0 1.45 fm.解：由R r0 A 3知，对于He,R 1.45 44 2 1 31fm 2.33 fm1 3对于对于107 47 238 92Ag,R 1.45 107 U,R 1.45 2381fm 6.88 fm fm 8.99 fm31-5, 实验测得241 Am和243 Am的原子光谱的超精细结构由六条谱线., 解：由已知条件知原子的总角动量量子数可以取6个值又电子总角动量j核的自旋I 5 2 5 2已知相应原子能级的电子角动量大于核的自旋，试求241 Am和243 Am核的自旋。

2I 1 6 I即241 Am和243 Am核的自旋为<i>答案第一二章很全,后面章节也较多</i>原子209 Bi的谱线2 D3 分裂成四条子能级，相邻能级的间距比为：4,求核的自旋值6 5: I2以及谱线2 S 1 和2 D3 分裂的能级总数。

一、原子核的组成⎧⎨−===)Z A Z 中子（数量原子序数核外电子数质子（数量原子核⎩)原子序数原子量中子数量同种元素可具有不同原子核如天然同一种元素可具有不同原子核：如天然存在的铀元素，有中子数分别为142、143、存在的铀元素有中子数分别为146三种原子核。

1.核素(nuclide)——具有一定中子数、质子数和一定能量状态的原子核符号表示：符号表示A XZ元素符质量数＝Z(质子数)＋N(中子数)号电荷数Z(质子数)2.同位素(isotope)——电荷数相同质量数不同的核素例1例：（氕）H 1（氘）H 21（氚）3氚H 13.同质异能素(isomer)——电荷数和质量数相同但能量状态不同的核素例：Co Co m 60602727（m表示原子核处于寿命较长能级较高的激发态）二、核的稳定性由质子和中子形成原子核时所放出的能量，由质子和中子形成原子核时所放出的能量称为结合能, 中等质量的核的核子平均结合能比轻核和重核都大，因此中等核最稳定。

一、放射性核素的衰变类型核衰变——原子核自发地放射某种射线而转变成其它核素如：222226天然放射性核素RnRa8688}放出射线从反应堆和加速器SP32163215产生的放射性核素(人工放射性核素)α粒子1. α衰变母子粒飞出的核核子动能A A −44QHe Y X Z Z ++→−22位移法则：4222226例：QHe Rn Ra ++→286882.β衰变和电子俘获(electron capture-EC)β衰变位移法则：衰变−−++++→βν,00011A Z Q e Y X A Z 衰变++−+++→βν,00011A ZQ e Y X A Z β+粒子中微子β－粒子反中微子例：Qe S P +++→−ν000132163215Qe C N +++→+ν0001136137核如果因质子过多而不稳定时除通过核如果因质子过多而不稳定时，除通过β+衰变来调整外，还可以以电子俘获(electron capture-EC) (p )EC 位移法则：A A00QY e X Z Z++→+−−ν011055055例：QMn e Fe ++→+−ν0251263.跃迁和内转换γ——核从高能态向低能态跃迁放出光γ子的过程+Y Y X m↓↓↓→→γ子子母基激核核核态发态二、几种射线的性质二几种射线的性质α、β、γ穿透能力比较三、放射性衰变规律放射性衰变定律1.放射性衰变定律(law of radioactive decay)设t 时刻母体核数为N ，d t 时间内衰减掉核数d N ，则NtNλ=−d d teN N λ−=0Nd 2.衰变常数td =λ单位：1/sN3. 半衰期(half-life)teN N λ−=0τ——放射性核数衰减一半所需的时间tte N N λλ==−2/00693.02ln ==λτe211==02,N N t ==τ衰变定律用半衰期表示:t22ln 022,2N N t τ""""021,N N n t n ==τ4、平均寿命∞∞1λλλλ===∫∫−t tet N t N T td )d (0λ1=T ττ44.1693.0==T 衰变变定律律曲线线2121T T λλ21ττ><<60= 5.27Co 27的半衰期τ年,其衰变常数λ= 平均寿命T =.7.59年0.132/年,5、放射性活度(radioactivity )——放射源在单位时间内发生衰变的核数也称放射性强度d −−衰变的核数，也称放射性强度N t N A λ=−=d tt e A eN λλλ==01Bq=1s -1 （每秒有一个核衰变）单位：贝克勒尔1Bq 1s （每秒有个核衰变）1ci=3.710居里1ci 3.7×10Bq 1mci=37Bq毫居里1mci=3.7×107Bq四、放射性同位素的应用和防护1.遗传因子变异或加快变异的进程。

高二物理教案与单元测试资料包高二物理教案全套（下）第17单元：原子核第17单元：原子核一、黄金知识点： 1、天然放射现象； 2、原子核的人工转变；3、原子核的组成，放射性同位素；4、核能，重核的裂变，轻核的聚变。

二、要点大揭密： 〔一〕天然放射现象： 1、天然放射现象：〔1〕放射性和放射性元素：物质发送某种看不见的射线的性质叫放射性，具有放射性的元素叫做放射性元素。

〔2〕射线的偏转实验：带正电的为α射线、带负电的为β射线、不带电的为γ射线。

2、放射线的性质：〔1〕α射线：是速度约为光速十分之一的氦核流。

电离本领大，贯穿力小。

〔2〕β射线：是接近光速的高速电子流。

电离本领较小，贯穿力较大。

〔3〕γ射线：是波长极短的光子流。

电离作用专门小，贯穿力专门强。

3、放射性元素的衰变：〔1〕衰变：原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化称为衰变。

〔2〕衰变规律：α衰变：He Y X A Z A Z 4242+→--〔新核比原核质量数减4，电荷数减2〕 β衰变：e Y X A Z A Z 011-++→〔新核比原核质量数不变，电荷数加1〕 注意：衰变方程中两边的质量数和电荷数都守恒。

〔二〕原子核的人工转变 1、原子核的人工转变： 〔1〕原子核的人工转变：用人工的方法使原子核发生变化的过程称为原子核的人工转变。

〔2〕质子的发觉：用α粒子轰击氧和质子，核反应方程为：H O He N 1117842147+→+2、中子的发觉：〔1〕查德威克用α粒子轰击铍核，得到中子射线，核反应方程为：n C He Be 101264294+→+〔2〕中子：质量跟质子几乎相等的不带电的中性粒子。

3、原子核的组成： 〔1〕原子核的组成：原子由核子〔中子和质子〕组成。

原子核的质子数等于原子序数〔核电荷数〕，中子数等于质量数与核电数之差。

〔2〕同位素：具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称同位素。

〔3〕核力：使核子结合成核的力，是一种强相互作用的短程作用力。

习题十七17-1 按照原子核的质子一中子模型，组成原子核X AZ 的质子数和中子数各是多少？核内共有多少个核子？这种原子核的质量数和电荷数各是多少？答：组成原子核X AZ 的质子数是Z ，中子数是Z A -．核内共有A 个核子．原子核的质量数是A ，核电荷数是Z ．17-2 原子核的体积与质量数之间有何关系？这关系说明什么？答：实验表明，把原子核看成球体，其半径R 与质量数A 的关系为310A R R =，说明原子核的体积与质量数A 成正比关系．这一关系说明一切原子核中核物质的密度是一个常数．即单位体积内核子数近似相等，并由此推知核的平均结合能相等．结合能正比于核子数，就表明核力是短程力．如果核力象库仑力那样，按照静电能的公式，结合能与核子数A 的平方成正比，而不是与A 成正比．17-3 什么叫原子核的质量亏损？如果原子核X AZ的质量亏损是m ∆，其平均结合能是多少？ 解：原子核的质量小于组成原子核的核子的质量之和，它们的差额称为原子核的质量亏损．设原子核的质量为x M ，原子核X A Z 的质量亏损为:x n p M m Z A Zm m --+=∆])([平均结合能为A mc A E E 20ΔΔ== 17-4 已知Th 23290的原子质量为u 232.03821，计算其原子核的平均结合能.解：结合能为MeV 5.931])([ΔH ⨯--+=M m Z A Zm E nTh 23290原子u M 03821.232=,90=Z ,232=A ,氢原子质量u m 007825.1H =， u m n 008665.1=MeV1.766.56MeV5.931]03821.232008665.1)90232(007825.190[Δ=⨯-⨯-+⨯=∴E∴平均结合能为 MeV614.723256.1766Δ0===A E E17-5什么叫核磁矩？什么叫核磁子（N μ）？核磁子N μ和玻尔磁子B μ有何相似之处？有何区别？质子的磁矩等于多少核磁子？平常用来衡量核磁矩大小的核磁矩I μ'的物理意义是什么？它和核的g 因子、核自旋量子数的关系是什么？解：原子核自旋运动的磁矩叫核磁矩，核磁子是原子核磁矩的单位，定义为：227m A 10.05.51.18361π4⋅⨯===-B p N m eh μμ式中pm 是质子的质量．核磁子与玻尔磁子形式上相似，玻尔磁子定义为e B m ehπμ4=，式中e m 是电子的质量．质子的磁矩不等于N μ．质子的磁矩N P μμ79273.2=．平常用来衡量核磁矩大小的是核磁矩在外磁场方向分量的最大值I μ'，它和原子核g 因子、自旋量子数的关系是N I II g μμ='． 17-6 核自旋量子数等于整数或半奇整数是由核的什么性质决定？核磁矩与核自旋角动量有什么关系？核磁矩的正负是如何规定的？解：原子核是由质子和中子组成．质子和中子的自旋均为21．因此组成原子核的质子和中子数的奇、偶数决定了核自旋量子数为零或21的奇、偶倍数．核磁矩与自旋角动量的关系是：IpI I P m e g 2=μ I μ的正负取决于I g 的正负．当I μ与I P 平行时I μ 为正，当I μ 与I P 反平行时，I μ为负．17-7 什么叫核磁共振？怎样利用核磁共振来测量核磁矩？解：原子核置于磁场中，磁场和核磁矩相互作用的附加能量使原子核能级发生分裂．当核在电磁辐射场中时，辐射场是光子组成的，当光子的能量hv 等于核能级间隔时，原子核便吸收电磁场的能量，称为共振吸收，这一现象称为核磁共振．在磁场中核能级间隔为：B g E N I μ=∆共振吸收时，B g E h N I μυ=∆=通常用核磁矩在磁场方向分量的最大值I μ'来衡量磁矩的大小,N I I I g μμ='，则有BIh Iμυ'=∴B h II υμ='，已测出I ，υ，现测得B 就可以算出I μ'．17-8 什么叫核力？核力具有哪些主要性质？答：组成原子核的核子之间的强相互作用力称为核力．核力的主要性质：(1)是强相互作用力，主要是引力．(2)是短程力，作用距离小于m 1015-,(3)核力与核子的带电状况无关．(4)具有饱和性． 17-9 什么叫放谢性衰变？α，β，γ射线是什么粒子流？写出U 23890的α衰变和Th 23490的β衰变的表示式.写出α衰变和β衰变的位移定则.解：不稳定的原子核都会自发地转变成另一种核而同时放出射线，这种变化叫放射性衰变．α射线是带正电的氦核He 42粒子流，β射线是高速运动的正、负电子流，γ射线是光子流．e e υ~Pa Th He Th 012349123490422349023892++→+→-α衰变和β衰变的位移定则为：α衰变 He Y X 4242+→--A z A z β衰变的位移定则为：e A z A z υ~e Y X 0++→-+e A z A zυ++→+-e Y X 01117-10 什么叫原子核的稳定性？哪些经验规则可以预测核的稳定性？答：原子核的稳定性是指原子核不会自发地从核中发出射线而转变成另一种原子核的性质． 以下经验规则可预测核的稳定性：(1)原子序数大于84的核是不稳定的．(2)原子序数小于84的核中质子数和中子数都是偶数的核稳定．(3)质子或中子数等于幻数2、8、20、28、50、82、126的原子核特别稳定．(4)质子数和中子数之比1=p n 的核稳定．比值越大，稳定性越差．17-11 写出放射性衰变定律的公式.衰变常数λ的物理意义是什么？什么叫半衰期21T ？21T 和λ有什么关系？什么叫平均寿命τ？它和半衰期21T 、和λ有什么关系？解：tN N λ-0e=，衰变常数N tN d /d -=λ．的物理意义是表示在某时刻，单位时间内衰变的原子数与该时刻原子核数的比值．是表征衰变快慢的物理常数．原子核每衰变一半所需的时间叫半衰期．λT 2ln 21=平均寿命τ是每个原子核衰变前存在时间的平均值．λτ1=2ln 21τ=T ．17-12 测得地壳中铀元素U 23592只点0.72%，其余为U 23892，已知U 23892的半衰期为4.468×109年，U 23592的半衰期为7.038×108年，设地球形成时地壳中的U 23892和U 23592是同样多，试估计地球的年龄.解：按半衰期λλ693.02ln ==T对年：/110847.910038.7693.0693.0U 10181123592-⨯=⨯==T λ对年：/110551.110468.4693.0693.0U 1092223892-⨯=⨯==T λ按衰变定律tN N λ-=e 0，可得ttt N N N N )(00211221e e e λλλλ---==则地球年龄：1221ln λλ-=N N t 年9101094.510)847.9551.1(28.9972.0ln⨯=⨯-=-17-13 放射性同位素主要应用有哪些？答：放射性同位素主要在以下几个方面应用较广泛：医学上用于放射性治疗和诊断；工业上用于无损检测；农业上用放射性育种；考古学、地质学中用于计算生物或地质年代；生物学中作示踪原子等等．17-14 为什么重核裂变或轻核聚变能够放出原子核能？答：轻核和重核的平均结合能较小，而中等质量)60~40(=A的核平均结合能较大，因此将重核裂变成两个中等质量的核或轻核聚变成质量数较大的核时平均结合能升高，从而放出核能．17-15 原子核裂变的热中子反应堆主要由哪几部分组成？它们各起什么作用？答：热中子反应堆的主要组成部份有堆芯、中子反射层、冷却系统、控制系统、防护层．堆芯是放置核燃料和中子减速剂的核心部份，维持可控链式反应，释放原子核能．冷却系统与换能系统合二为一，再通过冷却系统将堆芯释放出的核能输送到堆芯以外．控制系统是通过控制棒插入堆芯的长度，控制参加反应的中子数，使反应堆保持稳定的功率．中子反射层是阻挡中子从反应堆中逸出．防护层是反应堆的安全屏障．17-16 试举出在自然界中存在负能态的例子.这些状态与狄拉克真空，结果产生1 MeV的电子，此时还将产生什么？它的能量是多少？答：例如物体在引力场中所具有的引力势能；正电荷在负电荷电场中的静电能，都是自然界中的负能态．这些负能态是能够观测到的，具有可观测效应．狄拉克的负能态是观测不到的，没有可观测效应．17-17 将3MeV能量的γ光子引入狄拉克真空，结果产生1MeV的电子，此时还将产生什么？它的能量是多少？答：把能量大于电子静能两倍MeV022.122=>cmE的γ光子引入真空，它有可能被负能量电子的一个电子所吸收，吸收了这么多能量的电子有可能越过禁区而跃迁到正能量区，并表现为一个正能量的负电子-e；同时，留下的空穴表现为一个正能量的正电子+e．这一过程称为电子偶的产生，可写为-++→eeγ按题意，根据能量守恒，正电子的能量为MeV 217-18 试证明任何能量的γ光子在真空中都不可能产生正、负电子对.答：证明：设由γ光子转化成的一对正负电子其动量分别为1p和2p，在电子的质心系中应有21=+pp并且正负电子的总能量应大于22cme．按照相对论，光子动量与能量的关系为pcE=，动量等于零而能量不等于零的光子是不存在的．显然γ光子转换成正负电子，同时满足能量守恒和动量守恒是不可能的，即在真空中无论γ光子能量多大，都不可能产生正负电子对．但是γ光子与重原子核作用时便可转化为正负电子对．。

粒子物理简介1 粒子物理的基本粒子简介你知道原子中的正电荷与电子是如何分布的吗？最早，汤姆逊提出了枣糕模型，即原子质量与正电荷如同糕点均匀分布，电子则如同枣一样嵌入在糕点之中。

后经a粒子散射实验发现，放射性元素发出的a粒子穿过金箔后射到荧光屏上产生闪光点可用显微镜观察到，绝大多数a粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数a粒子发生较大偏转，极少数a粒子甚至被反弹回来。

这些证实了汤姆逊枣糕模型是不正确的，因为电荷并不是均匀分布的。

之后，卢瑟福提出了核式结构模型，即在原子中心有一个很小的核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在核里，而电子则在核外空间里绕着核旋转。

这是人们所认可的模型，经过多年的实验检测，也是正确的核子模型。

质子和中子被统称为核子。

1930年，博特和贝克尔发现金属铍在a粒子轰击下产生一种贯穿性很强的辐射。

1932年，居里夫妇用其轰击石蜡打出质子，他们都认为这是一种高能量的γ射线，但是查德威克断定这种射线不可能是γ射线，因为γ射线不具备从原子中打出质子所需要的动量，并且他认为只有假定这是一种质量跟质子差不多的中性粒子才能解释这一现象。

经过不断检验，他的这一假设被证实是完全正确的。

那么他们为什么会聚集在原子核内部，而不跑出来呢？核力是能够克服质子之间的库仑斥力，使核子结合成原子核的力，它只在原子核的限度内存在并且对质子与中子”一视同仁”，对它们都有极强的束缚作用，使它们无法逃出原子核。

由于核力只存在于相邻核子间，所以增加核子数并不能显著增大核子间的束缚能力。

原子核的稳定性取决于核力与库仑力的较量。

轻核束缚能小是因为没有足够的核子来提供核力，而重核束缚能小是因为库仑斥力随着质子数增加而变大，这也是核反应堆中的链式反应的原理。

如果单纯增加中子也会遭受泡利不相容原理引起的斥力，那么什么又是泡利不相容原理呢？在费米子组成的系统中不能有两个或两个以上的粒子处于完全相同的状态，这是成为电子在核外排布成周期性从而解释元素周期表的准则之一。

原子物理学试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 原子物理学研究的主要对象是（）。

A. 原子核B. 原子C. 分子D. 电子答案：B2. 原子核的组成是（）。

A. 质子和电子B. 质子和中子C. 电子和中子D. 原子和电子答案：B3. 原子的核外电子排布遵循（）。

A. 泡利不相容原理B. 能量最低原理C. 洪特规则D. 所有上述规则答案：D4. 原子核的放射性衰变包括（）。

A. α衰变B. β衰变C. γ衰变D. 所有上述衰变答案：D5. 原子核的结合能是指（）。

A. 原子核中所有核子的总能量B. 原子核中所有核子的总质量C. 原子核中所有核子的总动量D. 原子核中所有核子的总能量与原子核总能量之差答案：D6. 原子核的自旋量子数是（）。

A. 0B. 1/2C. 1D. 2答案：B7. 原子核的同位素是指（）。

A. 具有相同原子序数但不同质量数的原子核B. 具有相同质量数但不同原子序数的原子核C. 具有相同原子序数和质量数的原子核D. 具有不同原子序数和质量数的原子核答案：A8. 原子核的磁矩是由（）产生的。

A. 电子的自旋B. 电子的轨道运动C. 原子核的自旋D. 原子核的轨道运动答案：C9. 原子核的磁共振现象是由于（）。

A. 原子核的自旋B. 原子核的磁矩C. 外部磁场D. 外部磁场与原子核磁矩的相互作用答案：D10. 原子核的衰变常数是（）。

A. 与时间无关的常数B. 与衰变物质的质量有关C. 与衰变物质的体积有关D. 与衰变物质的密度有关答案：A二、填空题（每题2分，共20分）1. 原子物理学的奠基人是______。

答案：尼尔斯·玻尔2. 原子核由______和______组成。

答案：质子；中子3. 原子的电子排布遵循______原理。

答案：泡利不相容4. 原子核的放射性衰变包括______衰变、______衰变和______衰变。

答案：α；β；γ5. 原子核的结合能是______与______之差。

《粒子物理简介》讲义一、什么是粒子物理粒子物理，又称为高能物理，是研究构成物质世界的基本粒子及其相互作用的物理学分支。

它探索的是微观世界中最微小、最基本的粒子的性质和行为。

我们所处的世界看似纷繁复杂，但从微观角度来看，都是由各种基本粒子组成。

这些粒子包括夸克、轻子、规范玻色子等。

二、基本粒子的分类1、夸克夸克是构成质子和中子等强子的基本成分。

夸克有六种“味”，分别是上夸克、下夸克、奇夸克、粲夸克、顶夸克和底夸克。

夸克之间通过强相互作用结合在一起。

2、轻子轻子包括电子、μ子、τ子以及它们对应的中微子。

轻子不参与强相互作用。

3、规范玻色子规范玻色子传递着基本相互作用。

比如光子传递电磁相互作用，胶子传递强相互作用，W 和 Z 玻色子传递弱相互作用。

三、基本相互作用1、强相互作用强相互作用将夸克束缚在质子和中子内部，使原子核保持稳定。

它是四种基本相互作用中最强的，但作用范围很短。

2、电磁相互作用电磁相互作用在我们日常生活中无处不在，比如电荷之间的吸引或排斥、磁铁的磁力等。

3、弱相互作用弱相互作用支配着某些放射性衰变过程，其作用范围也较短。

4、引力相互作用引力相互作用虽然在微观尺度上非常微弱，但在宏观世界中起着主导作用，如天体的运行。

四、粒子物理的研究方法1、对撞机实验对撞机是粒子物理研究的重要工具。

通过将两束高能粒子相向加速并使其对撞，产生大量新的粒子，从而研究它们的性质和相互作用。

例如，大型强子对撞机（LHC）就是世界上最强大的对撞机之一。

2、探测器在对撞实验中，需要使用各种精密的探测器来捕捉和测量产生的粒子。

探测器通常包括追踪器、 calorimeter（量能器）、粒子鉴别器等部分，它们共同工作，帮助科学家获取粒子的能量、动量、电荷等信息。

五、粒子物理的重要理论1、标准模型标准模型是目前描述基本粒子及其相互作用的最成功的理论。

它统一了电磁相互作用、弱相互作用和强相互作用。

然而，标准模型并不是完美的，它仍存在一些问题和未解决的谜题，比如无法解释暗物质、中微子质量等。

原子核物理学介绍原子核物理学是研究原子核的结构、性质、相互作用以及原子核内部各种粒子的运动规律的物理学分支。

作为现代物理学的基石之一，原子核物理学在基础研究和应用研究方面都有着举足轻重的地位。

一、原子核物理学的起源与发展1. 起源原子核物理学的历史可以追溯到20世纪初。

1909年，英国物理学家卢瑟福通过α粒子散射实验发现了原子核的存在。

1911年，卢瑟福提出了原子核式结构模型，奠定了原子核物理学的基础。

2. 发展20世纪20年代，原子核物理学进入了一个快速发展阶段。

1928年，海森堡提出了原子核结构的液滴模型，1932年，查德威克发现了中子，使人们对原子核的认识更加深入。

20世纪40年代，随着原子弹的研制成功，原子核物理学进入了应用研究阶段。

二、原子核结构1. 原子核组成原子核由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电。

原子核的电荷数等于核内质子数，称为原子序数。

原子核的质量数等于质子数和中子数的总和。

2. 原子核结构模型（1）液滴模型：将原子核视为一个带电的液滴，核子（质子和中子）之间的相互作用力类似于液滴内分子间的相互作用力。

（2）壳层模型：认为原子核内的核子分布在不同的能级上，类似于电子在原子中的分布。

核子填充能级时，遵循泡利不相容原理和能量最小原理。

（3）集体运动模型：原子核内部存在集体运动，如振动、转动等，这些运动对原子核的性质有重要影响。

三、原子核相互作用1. 核力核力是原子核内部核子之间的相互作用力。

核力具有短程性、电荷无关性和饱和性等特点。

核力的作用范围约为12 fm（飞米）。

2. 核反应核反应是指原子核在受到外部粒子作用时，发生的结构变化。

核反应过程遵循质量守恒、能量守恒和电荷守恒等原理。

四、原子核衰变1. α衰变α衰变是指原子核释放出一个α粒子（由2个质子和2个中子组成的氦核），转变为另一个原子核的过程。

2. β衰变β衰变是指原子核中的中子转变为质子，同时释放出一个电子（β粒子）和一个反中微子；或者质子转变为中子，同时释放出一个正电子和一个中微子。

（完整版）原子核物理知识点归纳详解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 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 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。

高中物理原子与原子核知识点总结(选修3－5)原子、原子核这一章虽然不是重点,但是高考选择题也会涉及到,其实只要记住模型和方程式,就不会在做题上出错,下面的一些总结希望对同学们有所帮助.一波粒二象性1光电效应的研究思路(1)两条线索：h为普朗克常数 h=×J·Sν为光子频率2．三个关系(1)爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0。

(2)光电子的最大初动能E k可以利用光电管实验的方法测得，即E k＝eU c，其中U c是遏止电压。

(3)光电效应方程中的W0为逸出功，它与极限频率νc的关系是W0＝hνc。

3波粒二象性波动性和粒子性的对立与统一(1)大量光子易显示出波动性，而少量光子易显示出粒子性。

(2)波长长(频率低)的光波动性强，而波长短(频率高)的光粒子性强。

(3)光子说并未否定波动说，E＝hν＝hcλ中，ν（频率）和λ就是波的概念。

光速C=λν(4)波和粒子在宏观世界是不能统一的，而在微观世界却是统一的。

3．物质波(1)定义：任何运动着的物体都有一种波与之对应，这种波叫做物质波，也叫德布罗意波。

(2)物质波的波长：λ＝h p ＝hmv ，h 是普朗克常量。

二 原子结构与原子核 （1）卢瑟福的核式结构模型卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构学说,玻尔把量子说引入到核式结构模型之中,建立了以下三个假说为主要内容的玻尔理论.认识原子核的结构是从发现天然放射现象开始的,发现质子的核反应是认识原子核结构的突破点.裂变和聚变是获取核能的两个重要途径.裂变和聚变过程中释放的能量符合爱因斯坦质能方程。

整个知识体系，可归结为：两模型(原子的核式结构模型、波尔原子模型)；六子(电子、质子、中子、正电子、 粒子、 光子)；四变(衰变、人工转变、裂变、聚变)；两方程(核反应方程、质能方程)。

4条守恒定律(电荷数守恒、质量数守恒、能量守恒、动量守恒)贯串全章。

1.(1)电子的发现：1897年，英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子。