2022-2023学年高二物理竞赛课件：原子核的基本性质

原子核的基本性质 原子核的基本性质 一、原子核电荷、质量和密度 1、原子核由质子和中子组成 （1）原子核： 处于原子中心，带有全部的正电荷以及几乎全部的原子质量的高密小区域 （2）组成 原子核由质子和中子组成 质子（P）： 中子（n）： 核子 原子质量单位u 原子核的质量约等于所有质子的质量与所有中子的质量之和 2、原子核的质量、核素 （1）质量 质量： 质量数A： 若以u作为质量单位，原子核的质量约等于整数，将此整数称为原子核的质量数。 原子核符号： 相应的元素符号 与 Z X - 电荷数(质子数,原子序数) Z - （2）核素 具有相同质子数Z和相同中子数N的一类原子核叫做一种核素。 定义： 核素的符号： 核素的分类： 同位素:具有相同的质子数Z而中子数N不同的核素。 （a）在元素周期表中占据同一位置； （b）具有相同的化学性质但核性能不同。 同中子异荷数:具有相同中子数N 、不同质子数Z的核素。 同量异位素:质量数A相同而质子数Z不同的核素。 同质异能素:具有相同质量数A和中子数N,但能态不同的核素。 3、原子核的形状、大小及密度 （1）形状 可作为球形 （2）大小 实验表明：原子核的体积总是正比于它的质量数A （3）密度 所以在一切原子核中，核物质的密度近似相等。 二、原子核的自旋和磁矩 1、核自旋 定义： 核子在原子核内运动的轨道角动量和自旋角动量的总和称为核的自旋角动量，简称核自旋。 原子核的自旋角动量即核自旋 I可以是整数，也可以是半整数。 核自旋角动量空间量子化 *原子核的质子数和中子数都是偶数时，自旋为零。 *原子核的质子数和中子数都是奇数时， 自旋为非零整数。 *原子核的核子数是奇数时，自旋为1/2的奇数倍。 实验表明： 2、磁矩 （1）质子的轨道磁矩 在z方向的投影 核磁子 （2）自旋磁矩 质子和中子都有自旋 在z方向的投影 （3）核的自旋磁矩 核的自旋角动量为 ，核自旋磁矩为 在z方向的投影 三、核力的基本性质 1、核力 核子之间的相互作用力， 抵消核子之间的较强的库仑排斥力。 *.核力是比电磁力强得多的强相互作用力， 主要是吸引力。 2、核力的基本性质： †.核力是短程力，核子间距离小于10-15m时才明显。 ‡.核力与核子带电状况无关。 *.核力具有饱和性。 3、 介子理论 1935年，日本物理学家汤川秀树提出核力的介子理论，认为核子之间通过交换介子而发生核力作用。 交换方式： ①中子之间，质子之间交换0介子， 核子的电性不变 ②质子与中子之间交换±介子 四、原子核的结合能和平均结合能 1、原子核的结合能Eb 定义： 由质子和中子形成原子核时所放出的能量。 实验表明： 原子核的质量总是小于组成原子核的核子质量之和 质量亏损： 由质能关系 结合能 mH是氢原子的质量，M是原子的质量 例 计算5Li核的结合能。并比较5Li核的质量与质子及α粒子的质量和。 已知 解： > 5Li核不稳定，分裂时会放出能量 不同的核结合能不同。 $