关于原子核的基本性质第1页，共30页，星期日，2025年，2月5日第一节原子核的电荷、质量和半径一、组成原子核＝质子＋中子核子同位素(Isotope):Z相同同中子素(Isotone):A-Z相同同量异位素(Isobar):A相同同量异能素(Isomer):能量状态不同镜像核(mirrornuclei):A相同,质子数和中子数互换第2页，共30页，星期日，2025年，2月5日二、电荷电荷数＝原子序数＝质子数实验上，测量电荷的方法（之一）：1913年，莫塞莱（H.G.J.Moseley）提出，元素放出的特征X射线频率v与原子序数Z之间的关系:第3页，共30页，星期日，2025年，2月5日三、半径原子核是接近球形的不能直接测量，通过原子核与其它粒子相互作用间接测量.1.核力作用半径通过中子、质子或者其它原子核与核作用，得到经验公式：原子核n,p第4页，共30页，星期日，2025年，2月5日2.电荷分布半径：用高能电子在原子核上的散射，要求：电子的波长必须小于核的半径，即要求电子的能量高3.改进公式：4.实验表明：对中质比大的原子核，中子的分布半径比质子的大，出现“中子皮”，“中子晕”。高能电子第5页，共30页，星期日，2025年，2月5日5.估计核的密度即：每个核子所占的体积近似为一常量。则，核子密度每个核子的质量为：核物质的密度：即，一个火柴盒那样大体积的核物质的重量为10亿吨。第6页，共30页，星期日，2025年，2月5日四、质量和结合能原子核的液滴模型1.质量：核质量＝原子质量－核外电子总质量实际中，常近似用原子质量。原子质量单位：由质能关系：电子静止质量：第7页，共30页，星期日，2025年，2月5日2.结合能（1）质量亏损：（2）结合能：上式说明核子结合成原子核时要放出能量，或者说把原子核打碎成自由核子要给予能量，此即结合能B(Z,A)（3）比结合能：第8页，共30页，星期日，2025年，2月5日1.当A30时，曲线的趋势是上升的，但有明显的起伏，峰的位置是偶偶核。2.当A30时，比结合能大约等于8MeV，说明原子核的结合能与核子数成正比。3.曲线的形状是中间高，两边低。中等质量的核结合的比较紧，轻核核重核结合的比较松，核能的利用。例如：吸收一个中子后可以裂变成两个中等质量的碎片核，比结合能由7.6Mev增大到8.5Mev。同理轻核的聚变，结合能也由小变大，有巨大能量释放出来。第9页，共30页，星期日，2025年，2月5日例：第10页，共30页，星期日，2025年，2月5日3.液滴模型模型法：以实验为根据，提出原子核结构或者反应机制的某种模型，通过理论和更多实验结果比较，以检验模型的正确性，并确定其适用范围。由于核子之间的作用还不清楚，所以常用一种唯象的方法。（1）液滴模型的实验根据。一、原子核的比结合能几乎为常量，说明核子之间的相互作用力具有饱和性，与液体分子力的饱和性类似。二、体积近似正比于核子数，即核物质密度几乎是常量，不可压缩性，与液体类似。因此，把原子核看成带电的液滴。第11页，共30页，星期日，2025年，2月5日（2）魏扎克（Weizsacker）公式1935年，结合能半经验公式：由B可以得到相应的质量半经验公式：局限性：只能给出一个平均变化趋势，不能反映核内部的精细结构。(2).8页第12页，共30页，星期日，2025年，2月5日第二节原子核的自旋一、原子核的自旋＝原子核的角动量＝中子和质子的自旋角动量+相对轨道角动量二、实验上可以测定核的自旋（原子光谱线的超精细结构）。原子发光？精细结构？光谱的超精细结构：由于核的自旋与电子的总角动量相互作用的结果。I是原子核的自旋量子数第13页，共30页，星期日，2025年，2月5日（1）所以，只要定出子能级的数目就可以确定原子核的自旋（2）采用“能级间距法则”来求得原子核自旋（3）利用超精细结构谱线的相对强度测定核的自旋能级分裂成第14页，共30页，星期日，2025年，2月5日第15页，共30页，星期日，2025年，2月5日实验测得这些能级间距比值后，即可由上式定出核的自旋。前提是只有能级分裂不止两个时。第16页，共30页，星期日，2025年，2月5日设，分别是谱线的相对强度，则有：超精细结构谱线的相对强度正比于2F+1，第17页，共30页，星期日，2025年，2月5日通过分析核自旋的实验数据，得到以下两条规律：一、偶A