原子物理第七章大学物理.ppt

2．　衰变： 3．K俘获：原子核俘获一个核外轨道上的电子而转变为另一个原子核的过程。 能量守恒： 发射X标识谱 产生俄歇电子 衰变条件： 衰变条件： 第九节 ?衰变 原子核通过发射?光子从激发态跃迁到较低能态的过程 1、一般性质 2、内转换电子 原子核从激发态向低能态跃迁时把能量直接交给核外电子，使电子离开原子－－内转换（IC）。 3、同质异能跃迁 4、穆斯堡尔效应 即无反冲 ? 共振吸收。 第十节 核反应 原子核反应：用具有一定能量的粒子轰击一个原子核，使其放出某种粒子而转变为新原子核的过程。 一、几个著名的核反应 (1) 历史上第一个人工核反应 (2)第一个在加速器上实现的核反应 二、核反应中的守恒定律 电荷数守恒：反应前后总电荷数不变 质量数守恒：反应前后总质量数不变 质量守恒：反应前后总的运动质量 保持不变 能量守恒：反应前后粒子的总能量 　　　　　是守恒的 动量守恒：即反应前后体系的总动量守恒 此外还有角动量、宇称、统计性、同位旋等都是守恒量。 三、Q方程 反应能Q：核反应中所放出的能量 用结合能表示 实验室中，靶核一般静止， Q 0，放能反应；Q 0, 吸能反应。 用动量守恒定律表示的Q方程： 为入射粒子的偏转角 Q 0 放能反应 Q 0 吸能反应 例2 计算　　　　　　　的Q值。 应用举例 例1 计算　　　　　反应的反应能。 3．阈能 能使核反应得以实现的入射粒子的所必须具有的最小动能，即只有当　　　　　时反应才能发生。 4．核反应的类型 按入射粒子的类型分：(?粒子、质子、中子、氘核、光子)引起的核反应。 按入射粒子的能量分：低能( )、中能( )、高能( )核反应。 按靶核质量分：轻核(A25)、中等核(25A80)、重核(A80)核反应。 裂变与聚变：原子能的利用 原子核裂变是一个重原子核分裂成两个质量相差不远的碎块的现象。 一、裂变的发现 A=236，EB=7.6MeV；A=118，EB=8.5MeV 一个铀核： 一克铀： 这相当于2.5t煤完全燃烧时放出的能量。 二、裂变机制—液滴模型 在裂变前，原子核处于能量最低的基态，呈球形。核内的质子、中子在不停地运动。核子之间有核力，质子之间有库仑斥力。 当中子轰击重核时，重核吸收中子形成复合核，能量增加，核子振荡加剧，由球形变成椭球形。这时核内各核子间距离增加核力减小，而库仑斥力则使原子核进一步增大，形成哑铃状。 当哑铃形的两端之间的库仑斥力大于中间收缩部分核子间总的核力时，形变不能恢复，原子核分裂成两块，放出中子，同时释放能量。 三、链式反应 实现核裂变的链式反应条件 1.中子产额和慢化 减速剂-重水和石墨 2.临界体积 倍增系数： 方法1是浓缩天然铀中 的比例。 方法2是加大铀堆的体积至临界体积，增加中子数。 四.原子反应堆 堆芯－核燃料、中子减　　　速剂和冷却剂 由堆芯、中子反射层、控制系统和屏蔽层等 五.原子弹 　　临界体积约1公斤. 达到超临界状态的方法： 六、轻核聚变 核聚变：几个轻核聚合成较重核的过程 重核 中等质量核?放出能量 轻核 中等质量核?放出能量 1.聚变能约为裂变能的四倍 2.聚变反应的原料是氘.而核裂变的原料是铀 怎样实现核聚变？ 考虑到以下两个因素： (1) 热运动的能量是麦克斯韦分布。(2) 隧道效应 热核反应温度要求： 劳逊判据 任何物质在温度高达几百万度时，原子离解为正离子和电子。当温度升高到上亿(108)度时，形成正离子与等量电子同时存在的等离子体。 等离子态的物质是很难被稳定地约束起来的，但是为了热核聚变的反应能够有效地进行，对等离子体的密度和被约束的时间有一定的要求。 等离子体约束－引力约束、惯性约束和磁约束 惯性约束－聚变材料自身惯性 引力约束－用引力 磁约束 七、太阳能的来源 －来源于太阳中的热核反应。 太阳内部主要有两种核反应： 1．氢链反应： 2．碳氢循环 太阳的核聚变是引力约束 三、氢弹 氢弹用氘和氚等轻核聚变反应 用原子弹－激发热核反应 氢弹中的聚变反应是不可控制 氢弹用氘和氚等轻核聚变反应 氢弹核聚变是惯性约束 四、激光核聚变－受控核聚变 1.可为人类找到一种取之不尽的清洁能源．2.可以研制真正干净的核武器.3.可以用它代替部分核试验。 五、激光冷却与原子搏陷 　　铷原子系统中的 玻色－爱因斯坦凝聚 第七章 原子核物理概论 Chapter 7 Nucleus physics conspectus