第十七章--原子核物理和粒子物理簡介.doc

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1、習題十七17-1按照原子核的質(zhì)子一中子模型，組成原子核的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)各是多少？核內(nèi)共有多少個核子？這種原子核的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)各是多少？答：組成原子核的質(zhì)子數(shù)是，中子數(shù)是．核內(nèi)共有個核子．原子核的質(zhì)量數(shù)是，核電荷數(shù)是．17-2原子核的體積與質(zhì)量數(shù)之間有何關系？這關系說明什么？答：實驗表明，把原子核看成球體，其半徑與質(zhì)量數(shù)的關系為，說明原子核的體積與質(zhì)量數(shù)成正比關系．這一關系說明一切原子核中核物質(zhì)的密度是一個常數(shù)．即單位體積內(nèi)核子數(shù)近似相等，并由此推知核的平均結合能相等．結合能正比于核子數(shù)，就表明核力是短程力．如果核力象庫侖力那樣，按照靜電能的公式，結合能與核子數(shù)

2、的平方成正比，而不是與成正比．17-3什么叫原子核的質(zhì)量虧損？如果原子核的質(zhì)量虧損是，其平均結合能是多少？解：原子核的質(zhì)量小于組成原子核的核子的質(zhì)量之和，它們的差額稱為原子核的質(zhì)量虧損．設原子核的質(zhì)量為，原子核的質(zhì)量虧損為:平均結合能為17-4已知的原子質(zhì)量為，計算其原子核的平均結合能.解：結合能為原子,,,氫原子質(zhì)量，∴平均結合能為17-5什么叫核磁矩？什么叫核磁子（）？核磁子和玻爾磁子有何相似之處？有何區(qū)別？質(zhì)子的磁矩等于多少核磁子？平常用來衡量核磁矩大小的核磁矩的物理意義是什么？它和核的g因子、核自旋量子數(shù)的關系是什么？解：原子核自旋運動的磁矩叫核磁矩，核

3、磁子是原子核磁矩的單位，定義為：式中是質(zhì)子的質(zhì)量．核磁子與玻爾磁子形式上相似，玻爾磁子定義為，式中是電子的質(zhì)量．質(zhì)子的磁矩不等于．質(zhì)子的磁矩．平常用來衡量核磁矩大小的是核磁矩在外磁場方向分量的最大值，它和原子核因子、自旋量子數(shù)的關系是．17-6核自旋量子數(shù)等于整數(shù)或半奇整數(shù)是由核的什么性質(zhì)決定？核磁矩與核自旋角動量有什么關系？核磁矩的正負是如何規(guī)定的？解：原子核是由質(zhì)子和中子組成．質(zhì)子和中子的自旋均為．因此組成原子核的質(zhì)子和中子數(shù)的奇、偶數(shù)決定了核自旋量子數(shù)為零或的奇、偶倍數(shù)．核磁矩與自旋角動量的關系是：的正負取決于的正負．當與平行時為正，當與反平行時，為負．1

4、7-7什么叫核磁共振？怎樣利用核磁共振來測量核磁矩？解：原子核置于磁場中，磁場和核磁矩相互作用的附加能量使原子核能級發(fā)生分裂．當核在電磁輻射場中時，輻射場是光子組成的，當光子的能量等于核能級間隔時，原子核便吸收電磁場的能量，稱為共振吸收，這一現(xiàn)象稱為核磁共振．在磁場中核能級間隔為：共振吸收時，通常用核磁矩在磁場方向分量的最大值來衡量磁矩的大小,，則有∴，已測出，，現(xiàn)測得就可以算出． 17-8什么叫核力？核力具有哪些主要性質(zhì)？答：組成原子核的核子之間的強相互作用力稱為核力．核力的主要性質(zhì)：(1)是強相互作用力，主要是引力．(2)是短程力，作用距離小于, (3)核力

5、與核子的帶電狀況無關．(4)具有飽和性．17-9什么叫放謝性衰變？，，射線是什么粒子流？寫出的衰變和的衰變的表示式.寫出衰變和衰變的位移定則.解：不穩(wěn)定的原子核都會自發(fā)地轉(zhuǎn)變成另一種核而同時放出射線，這種變化叫放射性衰變．射線是帶正電的氦核粒子流，射線是高速運動的正、負電子流，射線是光子流．衰變和衰變的位移定則為：衰變衰變的位移定則為：17-10什么叫原子核的穩(wěn)定性？哪些經(jīng)驗規(guī)則可以預測核的穩(wěn)定性？答：原子核的穩(wěn)定性是指原子核不會自發(fā)地從核中發(fā)出射線而轉(zhuǎn)變成另一種原子核的性質(zhì)．以下經(jīng)驗規(guī)則可預測核的穩(wěn)定性：(1)原子序數(shù)大于的核是不穩(wěn)定的．(2)原子序數(shù)小于的核

6、中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)都是偶數(shù)的核穩(wěn)定．(3)質(zhì)子或中子數(shù)等于幻數(shù)、、、、、、的原子核特別穩(wěn)定．(4)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之比的核穩(wěn)定．比值越大，穩(wěn)定性越差．17-11寫出放射性衰變定律的公式.衰變常數(shù)的物理意義是什么？什么叫半衰期？和有什么關系？什么叫平均壽命？它和半衰期、和有什么關系？解：，衰變常數(shù)．的物理意義是表示在某時刻，單位時間內(nèi)衰變的原子數(shù)與該時刻原子核數(shù)的比值．是表征衰變快慢的物理常數(shù)．原子核每衰變一半所需的時間叫半衰期．平均壽命是每個原子核衰變前存在時間的平均值．．17-12測得地殼中鈾元素只點0.72%，其余為，已知的半衰期為4.468×109年，的半衰期

7、為7.038×108年，設地球形成時地殼中的和是同樣多，試估計地球的年齡.解：按半衰期對對按衰變定律，可得則地球年齡： 17-13放射性同位素主要應用有哪些？答：放射性同位素主要在以下幾個方面應用較廣泛：醫(yī)學上用于放射性治療和診斷；工業(yè)上用于無損檢測；農(nóng)業(yè)上用放射性育種；考古學、地質(zhì)學中用于計算生物或地質(zhì)年代；生物學中作示蹤原子等等．17-14為什么重核裂變或輕核聚變能夠放出原子核能？答：輕核和重核的平均結合能較小，而中等質(zhì)量的核平均結合能較大，因此將重核裂變成兩個中等質(zhì)量的核或輕核聚變成質(zhì)量數(shù)較大的核時平均結合能升高，從而放出核能．17-15原子核裂變的熱中子

8、反應堆主要由哪幾部分組成