同位素導(dǎo)論第講原子核介紹

同位素導(dǎo)論第講原子核介紹第一頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五《原子核物理學(xué)》《輻射探測(cè)與測(cè)量》課程簡(jiǎn)介第二頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五ProcessesandisotopesfocusedSedimentaryrate(210Pbex,137Cs,230Thex,231Paex)Watermassesandmixing(2H,18O,226Ra,228Ra,224Ra)Isotopicpaleoceanography(13C,15N,230Th/231Pa)Biogeochemicalcyclesofcarbon,nitrogenandphosphorus(13C,15N,32P,59Fe,234Th,210Po,210Pb)Aerosolstransport(7Be,32P,210Po,210Pb)Environmentalradioactivity(U,Th,Ra,137Cs,90Sr,110mAg)30余種放射/穩(wěn)定同位素第三頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五九龍江臺(tái)灣海峽渤、黃、東海南海、南沙太平洋印度洋大西洋南、北極

采樣足跡遍布全球各大洋第四頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五當(dāng)前主要研究領(lǐng)域第五頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五ResearchScopeMarineprocessesNuclearpropertiesHalf-liveisotopiccompositionradioactivityTransportpathwaysofelementsMechanismofmarineprocessesRatesofmarineprocessesIsotopicOceanographyisotopes以同位素為手段，示蹤海洋學(xué)過(guò)程第六頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五《原子核物理學(xué)》《輻射探測(cè)與測(cè)量》課程簡(jiǎn)介第七頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五同位素基本概念放射性核素衰變動(dòng)力學(xué)同位素測(cè)量原理（測(cè)量?jī)x器及方法）放射性測(cè)量誤差計(jì)算課程主要內(nèi)容第八頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五授課方式：課堂講授與專題報(bào)告成績(jī)構(gòu)成:

平時(shí)成績(jī)20%

期末考試或?qū)W期論文80%授課方式與成績(jī)考核第九頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五原子核介紹廈門大學(xué)海洋與地球?qū)W院邢娜同位素導(dǎo)論第1講第十頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五一、物質(zhì)結(jié)構(gòu)：原子結(jié)構(gòu)、原子核結(jié)構(gòu)等二、核素三、原子核的結(jié)合能四、原子核的液滴模型第十一頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五一、物質(zhì)結(jié)構(gòu)---原子結(jié)構(gòu)元素種類——

目前已發(fā)現(xiàn)的元素高達(dá)100多種，其中自然界中存在92種原子構(gòu)成某一元素的最基本的單位叫做該元素的原子直徑：10-8cm左右質(zhì)量：微小，最輕的元素氫1H的質(zhì)量為1.673×10-24克，一個(gè)鈾原子238U的質(zhì)量為3.951×10-22克。I.原子結(jié)構(gòu)第十二頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五原子結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu)——

原子是由更微小的粒子組成的，這些粒子稱為基本粒子，它們是質(zhì)子(P)、中子（n）和電子（e）等。一、物質(zhì)結(jié)構(gòu)---原子結(jié)構(gòu)第十三頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五原子結(jié)構(gòu)——

基本粒子質(zhì)量：微小質(zhì)子的質(zhì)量為1.6725×10-24克；中子的質(zhì)量為1.6747×10-24克；電子的質(zhì)量為9.1089×10-28克?；玖Ｗ訋щ姡嘿|(zhì)子帶有１個(gè)單位的正電荷，電子帶有１個(gè)單位的負(fù)電荷，而中子不帶電荷e為電子的電荷量1e=(1.602189±0.0000046)×10-19庫(kù)侖核外電子總帶電量為Ze一、物質(zhì)結(jié)構(gòu)---原子結(jié)構(gòu)第十四頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五原子直徑——10-8cm左右，而原子核的直徑在10-13~10-12cm之間，一張紙的厚度相當(dāng)于10000個(gè)原子的厚度原子核和它的繞行電子之間，有很大一部分空間是空虛的，而核僅占有整個(gè)原子的極小的一部分空間電子軌道——原子核周圍的電子都有一定的軌道，這些軌道分成好幾層，每一層中都有幾個(gè)軌道，每個(gè)軌道上最多只能有一個(gè)電子。最靠近核的是K殼層，往外依次是L、M、N、O、P等殼層。越往外面，每個(gè)殼層可以容納的電子就越多。一、物質(zhì)結(jié)構(gòu)---原子結(jié)構(gòu)第十五頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五電子軌道——?dú)永锟梢匀菁{的最大電子數(shù)目可用2n2來(lái)表示，但是，原子核外最外面的殼層卻最多只能容納8個(gè)電子在某一軌道上的電子具有一定的能量。K殼層軌道上的電子能量最低，越往外層軌道上的電子能量越高。鋅（Zn）原子的結(jié)構(gòu)一、物質(zhì)結(jié)構(gòu)---原子結(jié)構(gòu)第十六頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五能量改變——激發(fā)——電子可以吸收外來(lái)的能量而從能量較低的軌道躍遷到能量較高的軌道，這種現(xiàn)象叫做激發(fā)。電離——如果外來(lái)的能量較大，使得軌道上的電子脫離原子核的吸引力而自由運(yùn)動(dòng)，則叫做電離。特征X射線——當(dāng)電子從能量較高的外層軌道躍遷到能量較低的內(nèi)層軌道時(shí)，電子將多余的能量以X射線（光子）的形式發(fā)射出來(lái)。一、物質(zhì)結(jié)構(gòu)---原子結(jié)構(gòu)第十七頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五原子核的結(jié)構(gòu)第十八頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五原子核中子質(zhì)子電子(電子云)+++1.原子核的組成核子第十九頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五2.原子核的性質(zhì)原子核直徑——原子核的直徑在10-13~10-12cm之間，將原子放大成直徑上百米的足球場(chǎng)，在其中央有一顆稱為原子核的小米粒，其直徑不到原子直徑的萬(wàn)分之一。原子核結(jié)構(gòu)——內(nèi)含有更小的粒子—質(zhì)子和中子，統(tǒng)稱為核子。除了最簡(jiǎn)單的氫原子核內(nèi)只有一個(gè)質(zhì)子之外，其余元素的原子核都由多個(gè)質(zhì)子和中子組成的。元素的原子序數(shù)——科學(xué)家將元素原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)定義為原子序數(shù)，符號(hào)Z（也稱為原子核的電荷數(shù)）。核外電子的數(shù)量同質(zhì)子一樣多，且圍繞原子核旋轉(zhuǎn)。代表元素在周期系中的位置，而且代表原子的某種特征，是原子的基本參數(shù)：原子序數(shù)（Z）＝質(zhì)子數(shù)第二十頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五原子核的電荷——中子顧名思義是中性的，它不帶電荷，而質(zhì)子是帶正電荷的粒子，電子是帶負(fù)電荷的粒子。一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子的電量相同，電性相反。原子核的電荷為+Ze，e為電子的電荷量1e=(1.602189±0.0000046)×10-19庫(kù)侖3.原子核的電荷第二十一頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五核電荷數(shù)的測(cè)定方法——特征X射線、盧瑟福散射方法特征X射線法是一種間接測(cè)定核電荷數(shù)的方法，特征X射線的頻率和核電荷數(shù)存在一定的定量關(guān)系。1913年英國(guó)物理學(xué)家莫斯萊（Moseley)總結(jié)的公式（莫斯萊定律）為盧瑟福散射是測(cè)定核電荷數(shù)的直接方法。電荷數(shù)不同的原子核其原子性質(zhì)的差異很大。Z從1—94的元素是天然存在的，95—109的元素是人工方法得到。3.原子核的電荷亨利·莫斯萊1913年，采用亨利·布拉格的X光射線光譜拍攝了一系列元素的標(biāo)識(shí)譜線（特征譜線），發(fā)現(xiàn)其規(guī)律性與玻爾理論預(yù)期一致。他用實(shí)驗(yàn)證明了元素的主要特性由其原子序數(shù)決定，而不是由原子量決定第二十二頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.原子核的半徑原子半徑——由核中心至密度降為ρ0

的0.5倍的距離原子半徑的計(jì)算——原子核近似看作球體，半徑R為：

r0是常數(shù)，A為質(zhì)量數(shù)。原子核半徑的數(shù)量級(jí)——各種元素皆為10-15—10-14m(實(shí)驗(yàn)測(cè)得)。原子核的質(zhì)量密度分布第二十三頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五

設(shè)原子核的體積為V，質(zhì)量為mN，原子核內(nèi)物質(zhì)的平均密度為

A/mN=NA（阿伏加德羅常數(shù)），ρ≈1014g·cm-3

原子核內(nèi)核物質(zhì)的平均密度是非常高的。4.原子核的半徑第二十四頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.核力的作用半徑核力——原子核的半徑很小，核內(nèi)質(zhì)子間有很強(qiáng)的靜電斥力，然而核很穩(wěn)定（例如鈾-238，有92個(gè)質(zhì)子和146個(gè)中子，彼此居然能擠成一團(tuán)，在核內(nèi)排列得如此緊密，造成極大的核密度）。表明核子間存在一種比靜電斥力更強(qiáng)的相互作用力（相當(dāng)于最小結(jié)合能約2.2兆電子伏），將核子束縛在一起，保持核的動(dòng)力學(xué)平衡。這種與核子電荷無(wú)關(guān)的特殊力稱為核力（核力）4.原子核的半徑第二十五頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五核力作用半徑公式——在核力范圍內(nèi)，有中子散射、質(zhì)子散射、或其它α粒子等實(shí)驗(yàn)。研究粒子被原子核散射的情況，可擬合原子核的半徑經(jīng)驗(yàn)公式。測(cè)量核力作用范圍得到的r0≈(1.4-1.5)×10-15m=(1.4-1.5)費(fèi)米（Fm）；4.原子核的半徑第二十六頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五2.關(guān)于原子核庫(kù)侖能的方法由原子核結(jié)合能中質(zhì)子的庫(kù)侖能計(jì)算原子核的大小，r0≈1.28×10-15m3.電荷分布半徑高能電子在原子核上的散射，散射電子的角分布于核內(nèi)電荷分布有關(guān)，推知電荷密度分布范圍，擬合電荷分布半徑公式r0≈(1.1-1.3)×10-15m4.原子核的半徑第二十七頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五原子的質(zhì)量第二十八頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.原子質(zhì)量單位原子質(zhì)量單位u——一個(gè)碳-12原子質(zhì)量的1/12作為原子質(zhì)量單位，又稱碳單位第二十九頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五2.原子的質(zhì)量原子質(zhì)量——等于原子核的質(zhì)量加上核外全部電子的質(zhì)量，再減去與電子在原子中的結(jié)合能相當(dāng)?shù)馁|(zhì)量。電子的質(zhì)量——很小，約為5.4858×10-4u，分別為質(zhì)子和中子質(zhì)量的1/1839和1/1837倍。質(zhì)子和中子的質(zhì)量（通稱為核子）——二者重量和占整個(gè)原子質(zhì)量的99.94%以上。質(zhì)子和中子的質(zhì)量很相近，都近似等于1個(gè)原子質(zhì)量單位（u）。第三十頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五原子核的質(zhì)量式中，m，mN和me分別表示原子、原子核和電子的質(zhì)量；

c為光速，為第n個(gè)電子的結(jié)合能。2.原子的質(zhì)量第三十一頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五忽略電子的結(jié)合能，原子核的質(zhì)量近似原子核的質(zhì)量數(shù)Ａ等于組成核的質(zhì)子和中子的總的質(zhì)量數(shù)，即核子數(shù)。電荷數(shù)為Ｚ、質(zhì)量數(shù)為Ａ的原子核，記為(X

代表某元素)。2.原子的質(zhì)量第三十二頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五小結(jié)：原子特點(diǎn)原子的大部分質(zhì)量集中于原子核內(nèi)核的體積很小，約占整個(gè)原子體積的10-15大小，原子內(nèi)原子核外有較大的空間原子核的密度非常大，約為金屬鈾的密度（19.07g/cm3)的5萬(wàn)億倍。原子是中性的，原子核的電量等于核外電子的總電量，并且二者的電性符號(hào)相反。第三十三頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五二、核素第三十四頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.元素元素——原子核里質(zhì)子數(shù)（即核電荷數(shù)）相同的一類原子的總稱本質(zhì)：以核電荷數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)原子進(jìn)行分類，即原子的核電荷是決定元素內(nèi)在聯(lián)系的關(guān)鍵第三十五頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五2.核素和核素圖核素—具有相同質(zhì)子數(shù)Z、中子數(shù)N的一類原子(或原子核)，符號(hào)核素圖—橫向代表元素即Z值，縱向表示同中子數(shù)的系列核素?！昂怂貓D”由一系列子圖組成。

第三十六頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五2.核素和核素圖第三十七頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五2.核素和核素圖第三十八頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五（1）元素的同位素任何元素的原子，原子核里的質(zhì)子數(shù)是一定的，但可能含有不同的中子數(shù)，具有不同中子數(shù)的相同元素稱為同位素。如一個(gè)氫原子可能含0、1、2個(gè)中子。分別稱為氕、氘、氚。同位素在元素周期表中占據(jù)同一個(gè)位置，原子量是不同的，元素周期表的排列是根據(jù)原子序數(shù)而不是原子量。3.幾個(gè)重要概念第三十九頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五3.幾個(gè)重要概念同位素原子核穩(wěn)定性來(lái)源衰變系情況穩(wěn)定同位素放射性同位素天然放射性同位素(宇生/原生)人工放射性同位素散在衰變系列同位素的分類第四十頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五3.幾個(gè)重要概念三大天然衰變系第四十一頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五同位素性質(zhì)：用化學(xué)方法無(wú)法區(qū)分，但其核特性完全不同，物理性質(zhì)差別較大（特別是輕同位素）天然存在的同位素大多是以同位素混合物狀態(tài)出現(xiàn)，比如，目前在核能利用中最重要的元素是鈾（Ｕ），天然鈾是三種鈾同位素的混合物，這三種鈾的天然同位素是234U、235U和238U3.幾個(gè)重要概念第四十二頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五(2)同位素的天然豐度自然界中有許多元素含有多種核素，如16O、17O、18O；40Ca、42Ca、43Ca、44Ca、46Ca、48Ca等相對(duì)豐度：一種核素在它所屬的天然元素中所占的原子百分?jǐn)?shù)

234U、235U和238U在天然鈾中的含量百分比分別為0.006、0.712和99.282絕對(duì)豐度：某一同位素在所有各種穩(wěn)定同位素總量中的相對(duì)份額，常以該同位素與1H或28Si的比值表示。3.幾個(gè)重要概念第四十三頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五(3)同中子數(shù)中子數(shù)相同，質(zhì)子數(shù)不同的核素，如和(4)同量異位素原子核的質(zhì)量數(shù)相同，而電荷數(shù)不同的核素：如和3.幾個(gè)重要概念第四十四頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五(5)同質(zhì)異能素：原子核可以處于不同的能級(jí)狀態(tài)，能量最低的狀態(tài)稱為原子核的基態(tài)，能量較高的狀態(tài)稱為原子核的激發(fā)態(tài)。處于激發(fā)態(tài)的核，壽命一般很短。某些狀態(tài)下，激發(fā)態(tài)的壽命比較長(zhǎng)，稱之為亞穩(wěn)態(tài)。即：原子核的質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)均相同，而能量狀態(tài)不同的核素表示方法：在質(zhì)量數(shù)后面加一個(gè)m，表示核處在能量較高的狀態(tài)：99mMo和99Mo、85mKr和85Kr3.幾個(gè)重要概念第四十五頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五三、原子核的結(jié)合能第四十六頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.能量單位電子伏特eV：一個(gè)電子在真空中通過(guò)電位差為1V（伏特）的電場(chǎng)所獲得的能量。

1eV=1.6022×10-19C×1V(焦耳)1keV=103eV1MeV=103keV=106eV1GeV=103MeV=109eV第四十七頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五2.質(zhì)量與能量的相互關(guān)系質(zhì)量、能量——質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律。在很長(zhǎng)的時(shí)間里，人們都沒(méi)有把物質(zhì)的質(zhì)量與能量?jī)蓚€(gè)概念聯(lián)系在一起。后來(lái)，愛(ài)因斯坦提出了一個(gè)全新的觀點(diǎn)：質(zhì)量，只是物質(zhì)存在的形式之一；物質(zhì)存在的另一種形式就是能量。能量和質(zhì)量都是物質(zhì)的一種屬性。能量守恒定律和質(zhì)量守恒定律獲得了新的意義。第四十八頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五著名的愛(ài)因斯坦質(zhì)能關(guān)系式(質(zhì)能方程)：

E是能量，m是動(dòng)質(zhì)量，c是真空中光速。在物質(zhì)的質(zhì)量和能量之間，存在著嚴(yán)格的正比關(guān)系。運(yùn)動(dòng)物體質(zhì)量的大小是隨其運(yùn)動(dòng)速度變化的：m0：物體靜止時(shí)具有的質(zhì)量；v：物體的運(yùn)動(dòng)速度；2.質(zhì)量與能量的相互關(guān)系第四十九頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五靜質(zhì)量能：物體靜止時(shí)具有的能量，由物體的內(nèi)部運(yùn)動(dòng)決定，即任何一定質(zhì)量的物體都具有相應(yīng)的能量，運(yùn)動(dòng)速度為零，總能量也不為零。根據(jù)質(zhì)能關(guān)系式，1g物質(zhì)的靜質(zhì)量能：E=0.0010kg×(2.9979×108m·s-1)2=8.8974J任何一克質(zhì)量的物體都有相當(dāng)于2500萬(wàn)千瓦小時(shí)的電能。1u物質(zhì)相應(yīng)的靜質(zhì)量能:2.質(zhì)量與能量的相互關(guān)系第五十頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五粒子名稱符號(hào)靜質(zhì)量(u)靜質(zhì)量能（MeV)電子e0.00054880.5110質(zhì)子p1.0072756938.2797中子m1.0086650939.5731幾種粒子的靜質(zhì)量和靜質(zhì)量能2.質(zhì)量與能量的相互關(guān)系第五十一頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五光子沒(méi)有靜止質(zhì)量，沒(méi)有靜止質(zhì)量能，但是有動(dòng)質(zhì)量：2.質(zhì)量與能量的相互關(guān)系第五十二頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五現(xiàn)在科學(xué)還無(wú)法將任何物質(zhì)的全部質(zhì)量變成能量來(lái)得于利用，否則人類的能量將用之不完?，F(xiàn)在利用的核能正是來(lái)自質(zhì)量到能量的轉(zhuǎn)換，雖然只是某些物質(zhì)的一點(diǎn)點(diǎn)質(zhì)量轉(zhuǎn)換，已經(jīng)讓人類受益匪淺。2.質(zhì)量與能量的相互關(guān)系第五十三頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五3.質(zhì)量虧損質(zhì)量數(shù)為A，電荷數(shù)為Z的原子核，含有Z個(gè)質(zhì)子和A-Z個(gè)中子，其質(zhì)量應(yīng)為

mp為質(zhì)子質(zhì)量，mn為中子質(zhì)量。質(zhì)量虧損——組成原子核的Z個(gè)質(zhì)子和A-Z個(gè)中子的質(zhì)量和實(shí)驗(yàn)測(cè)定的原子核的質(zhì)量m之差，其差額第五十四頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.結(jié)合能結(jié)合能——與質(zhì)量虧損相對(duì)應(yīng)的能量改變?yōu)榻Y(jié)合能與原子核穩(wěn)定性的關(guān)系——由質(zhì)子和中子形成某種原子核時(shí)所放出的能量，稱為結(jié)合能，相反，如果要使原子核分裂為單個(gè)的質(zhì)子和中子時(shí)，外界就必須供給與結(jié)合能等值的能量或作同樣多的功。因此，原子核是穩(wěn)定的，結(jié)合能越大，核越穩(wěn)定。結(jié)合能的大小反映了核的穩(wěn)定程度。第五十五頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五結(jié)合能的物理意義——任何兩互相吸引的物體，當(dāng)它們的相對(duì)位置靠近時(shí)，總是要放出能量，核子之間的作用力時(shí)一種短程力，其作用范圍約為2×10-15m。當(dāng)兩核子之間的距離達(dá)到這個(gè)數(shù)值時(shí)，就發(fā)生強(qiáng)吸引，并放出很大的能量。實(shí)驗(yàn)證明——能量為0.025eV的中子數(shù)被H2O分子中的1H原子吸收時(shí)，生成2H，并放出2.224MeV的能量。與計(jì)算得到的2H核的結(jié)合能相等。反之，若用能量為2.224MeV的光子照射2H核，它就可能被拆開，生成一個(gè)質(zhì)子和中子。4.結(jié)合能第五十六頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.平均結(jié)合能核的總結(jié)合能——由核子結(jié)合成原子核時(shí)放出的能量。核子數(shù)越多，原子核越大，總結(jié)合能也越大。平均結(jié)合能定義——

原子核的結(jié)合能除以質(zhì)量數(shù)A所得的商，即物理意義——

原子核拆散成核子時(shí)，外界對(duì)每個(gè)核子所做功的最小平均值，或核子結(jié)合成原子核時(shí)，平均一個(gè)核子所釋放的能量。原子核的平均結(jié)合能越高說(shuō)明核子在核內(nèi)結(jié)合得越緊。第五十七頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五例如氦原子核是由2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子組成，它的質(zhì)量虧損如圖。按照愛(ài)因斯坦的質(zhì)能公式計(jì)算，氦核放出的結(jié)合能：氦核的質(zhì)量虧損5.平均結(jié)合能第五十八頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五4He的平均結(jié)合能是28.30/4=7.085兆電子伏，2H核的平均結(jié)合能為2.224/2=1.112MeV。2H核中只有一個(gè)p-n作用，在4He核中有一對(duì)p-p、一對(duì)n-n和四對(duì)p-n作用，每一個(gè)核子均與其他核子作用pnpnpn5.平均結(jié)合能第五十九頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五核的比結(jié)合能曲線5.平均結(jié)合能第六十頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.平均結(jié)合能第六十一頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五

平均結(jié)合能曲線：輕核區(qū)平均結(jié)合能數(shù)值有周期性的變化，核的平均結(jié)合能極大；等核的平均結(jié)合能極小。平均結(jié)合能極大的核素，其質(zhì)量數(shù)A為4的整數(shù)倍，Z=N，均為偶數(shù)。質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)均為偶數(shù)的核稱為偶—偶核。平均結(jié)合能為極小的核素，Z=N，奇數(shù)，奇—奇核。輕核區(qū)，若將平均結(jié)合能小的核聚變成平均結(jié)合能大的核，會(huì)釋放出很大的能量。5.平均結(jié)合能第六十二頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五質(zhì)量數(shù)A=40~120的中等核的平均結(jié)合能量高，而且?guī)缀踅咏粋€(gè)常數(shù)(ε≈8.6MeV)重核的平均結(jié)合能比中等核低，重核裂變時(shí)釋放出很大的能量。

5.平均結(jié)合能第六十三頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五要利用核子的結(jié)合能（即核能），有兩種途徑。一是將某個(gè)重核分裂，變成中等質(zhì)量核，中等質(zhì)量核的結(jié)合能要比重核大，因此這個(gè)重核的每個(gè)核子就要繼續(xù)發(fā)生質(zhì)量虧損而放出能量，即核裂變法。另一種方法是使幾個(gè)輕核相互結(jié)合起來(lái)變成中等質(zhì)量核，同樣該過(guò)程中的核子將繼續(xù)發(fā)生一部分質(zhì)量虧損，變成能量放出，即核聚合法。核能就有兩種可能的方式：一種利用重核分裂成中等質(zhì)量核過(guò)程中釋放出的核能，即裂變能；而另一種利用輕核聚合成中等質(zhì)量核過(guò)程中釋放出的核能，即聚變能。裂變與聚變是大規(guī)模核能之源。5.平均結(jié)合能第六十四頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五人類可利用的結(jié)合能中等質(zhì)量的元素結(jié)合得最緊密，因此形成它時(shí)的結(jié)合能放出最多。重核通過(guò)裂變形成中等質(zhì)量核。輕核通過(guò)聚變形成中等質(zhì)量核。人類目前可用的核能就是重核裂變或輕核聚變成中等核時(shí)放出結(jié)合能。第六十五頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五核力性質(zhì)：核力與核子是否帶電無(wú)關(guān)，任意兩個(gè)核子間的核力大致相等；核力是一種短程力，在距離大于10-15m時(shí)，核力遠(yuǎn)小于庫(kù)侖力，在小于10-15m的距離時(shí)，核力遠(yuǎn)大于庫(kù)侖力，這時(shí)核力起主要作用：大于0.4×10-15m時(shí)表現(xiàn)為吸引力，小于0.4×10-15m時(shí)表現(xiàn)為強(qiáng)斥力。核力是一種具有飽和性質(zhì)的交換力。即一個(gè)核子只與鄰近的幾個(gè)核子作用，而不是和原子核所有核子作用。核力是核能的起源。第六十六頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五四、原子核的液滴模型第六十七頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.原子核的液滴模型原子核——1.核力具有飽和性(核子只與鄰近的幾個(gè)核子作用)；

2.核的體積V與核質(zhì)量數(shù)A成正比，任何核的密度是常數(shù)，不隨核子數(shù)而改變液體——1.液體中分子間相互作用具有飽和性，只與鄰近的幾個(gè)分子作用。

2.液體密度不隨數(shù)量的多少而改變。原子核的液滴模型——原子核類比為一粒液滴，能夠解釋?duì)?、β衰變和核裂變的某些?shí)驗(yàn)規(guī)律。第六十八頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五基本粒子分類通常，把目前所認(rèn)識(shí)到的組成物質(zhì)的最小基本單元，稱為"基本粒子"。長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直在探索著物質(zhì)的基本單元。迄今為止，基本粒子已發(fā)現(xiàn)300多種。通常，根據(jù)基本粒子的性質(zhì)，一般將它們分為四大類：光子靜止質(zhì)量為零，自旋量子數(shù)等于1輕子包括中微子、電子及正電子、正負(fù)μ子。這些粒子的靜止質(zhì)量比π介子的質(zhì)量小，自旋量子數(shù)為1/2第六十九頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五介子包括帶正、負(fù)電荷和中性的π介子，帶正、負(fù)電荷和中性的Κ介子以及η介子，它們的靜止質(zhì)量介于電子和質(zhì)子之間，自旋量子數(shù)為零。重子包括核子(中子和質(zhì)子)以及超子。這些粒子的靜止質(zhì)量等于或大于質(zhì)子，自旋量子數(shù)除超子為3/2外，其他都是1/2。由于介子和重子參加強(qiáng)相互作用，故又統(tǒng)稱為強(qiáng)子。實(shí)驗(yàn)表明，強(qiáng)子也有內(nèi)部結(jié)構(gòu)。當(dāng)前流行的強(qiáng)子結(jié)構(gòu)模型是夸克(層子)模型基本粒子分類第七十頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五原子量：原子核的絕對(duì)質(zhì)量非常小比如12C原子的質(zhì)量?jī)H為1.992678×10-26kg，所以國(guó)際上定義，

12C質(zhì)量的1/12為原子質(zhì)量單位，記為1u≡1.6605402×10-27kg，這樣，原子的原子量都是一個(gè)很接近某一整數(shù)的量，通常定義這個(gè)整數(shù)為該核的質(zhì)量數(shù)，并記為A。相應(yīng)阿伏伽德羅常數(shù)NA=12g/12u=g/u=6.0221367×1023/mol原子結(jié)構(gòu)氦原子及其原子核構(gòu)想圖第七十一頁(yè)，共八十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五早在1920年，盧瑟福就推測(cè)，核內(nèi)應(yīng)當(dāng)存在一種與質(zhì)子質(zhì)量大體相等，不帶電的粒子。1932年查德維克發(fā)現(xiàn)中子后，海森伯等人馬上就提出了核的質(zhì)、中模型。實(shí)驗(yàn)表明，質(zhì)子、中子的質(zhì)量分別是質(zhì)量數(shù)均為1，即A=1，前者帶一個(gè)單位正電荷，后者不帶電，兩者統(tǒng)稱核子。根據(jù)質(zhì)量數(shù)的定義，我們很容易知道，質(zhì)量數(shù)A，質(zhì)子數(shù)Z和中子數(shù)N的關(guān)系是A=Z+N，所以完整的核素符號(hào)是