原子核的组成
原子核=质子+中子 原子核的表示符号：AZXN X为元素符号，A=N+Z 为核子数，N为中子数，Z为 质子数。 简写为：AX Z相同N不同的核素称为同位素； N相同Z不同的核素称为同中子异核素； A 相同Z不同的核素称为同量异位素；Z、N均相同，但所处能级不同的核素称 为同核异能素 Heisenberg认为：中子和质子是核子的两个不同状态。
原子核的组成
原子核的发现 1909年Rutherford的学生H.Geiger和E.Marsden在用a 粒子轰击金箔的实 验中，发现有大约八千分之一的几率被反射。 Rutherford说：“就像一枚15英寸的炮弹打在一张纸上又被反射回来一 样”。 Rutherford认为：正电荷和原子质量集中在原子中心R10-12cm的范围内。
自由核子结合成原子核时释放的能量称为原子核的结合能
任一原子的结合能可表示为：
E
(
Z A
X)
=
[Z
M(
1 1
H)+(A-Z)
M(
1 0
n)-M
(
Z A
X)]
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
c
2
ε 原子核的结合能除以该核的核子数，即为该核的比结合能：
＝ E /A
3P
32P3/2
32P3/2
32P1/2
32P1/2
D1= 589.0 nm
1932：J.Chadwick发现了中子;
1934：F.&I.Joliot-Curie发现人工放射性； 1939：O.Hahn等人发现重核裂变； 1939：N.Bohr等提出液滴模型; 1942：E.Fermi发明热中子链式反应堆； 1945：原子弹试爆成功，并在广岛上空爆炸； 1952：氢弹试爆成功。
原子核的组成
质子的发现 1919年Rutherford用a 粒子轰击14N，发现了质子。 核反应方程：14N+a 18O+ p 布拉凯特通过对a 粒子径迹的照片分析进一步证明，质子是由“复合核” 分裂出来的，质子是原子核的组成部分。 a 粒子轰击氮原子核实验实现了原子核的人工转变。
中子的发现 1920年Rutherford提出：“由一个电子更紧密地与H核结合在一起，组成一个 中性的双子”。 1930年Bothe完成了9Be+a 12C+ n实验，但他认为产生的中性射线是g 射 线。
经验拟合半径 核力作用半径
原子核的大小
R r0 ( A1/3 1.34A1/3 )
r0 1.16fm
原子核的结合能
氢原子的结合能 EH=13.6eV ； 质子与中子结合成氘核时，发生质量亏损：
： Δm=mp+mn-md = 1.007276u＋1.008665u－2.013552u = 0.00239
原子核的大小
原子核电荷分布 a 近似为常数 R = r0A1/3 r0~1.2fm 1 fm = 10-15m
(r)
1
0
exp(
r
c a
)
电 荷 密 度 (相对 值 )
1.50
1.25
a = t /(4ln3)
1.00
0.75
c
0.50
0.25
t
0.00
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
r ( fm )
奇奇Z核的自旋为整数
I
g
e 2m p
PI
核磁矩在Z轴上的投影：
原子核的磁矩
Iz
g
e 2m p
PIz
g
e 2m p
1932年Chadwick利用 9Be+a 12C+ n 实验中所产生的中子轰击14N，测 量到14N的最大反冲动能为1.2MeV。并根据F.&I.Joliot-Curie夫妇轰击石蜡 所测量的反冲质子的最大动能为5.7MeV及动量和能量守恒关系，估算出中性 射线的质量为1.15u，并大胆预言该射线是中子。
D2= 589.6 nm
F=2
3S
32S1/2
F=1
原子核的自旋
1924年，Pauli提出原子核应具有自旋 1932年发现中子以后，实验发现：中子具有自旋 原子核角动量矢量的大小：
在某一方向的投影
P I ( I 1) 原子核基态自旋的规律：偶偶核的自旋为0 I
L m 奇偶核的自旋为半整数
• E.Rutherford，英国物理学家 (1871-1937)，新西兰人，1908年获
得诺贝尔奖。证实了a 射线为He2+， b 射线为电子；从氮核中打出质子；
提出了原子的核式模型；首次实现 人工核反应；培养了10诺贝尔奖获 得者。
J.Chadwick，英国物理学家(18911974)，因发现了中子获得1935年度 诺贝尔奖。中子的发现被认为是原子 核物理的诞生。
原子核与放射性
原子核的基本性质
掌握 熟悉
原子核的组成 原子核的大小 原子核的结合能 原子核的磁矩自旋 原子核的作用力
历史回顾重要人物
H.Becquerel, 法国物理学家（18521908），1903年获得诺贝尔奖。发现 了铀(U)放射现象（β射线），这是人 类历史上第一次在实验室里观察到原 子核现象。
历史回顾重要人物
E.Fermi，意大利物理学家(1901-1954)， 1938年获得诺贝尔奖。发明了热中子链 式反应堆。
1896：H.Becquerel发现了铀(U)放射现象;
1897：P.&M.Curie发现钋(Po)和镭(Ra); 1899：卢瑟福发现a , b 射线； 1900：维拉德发现g 射线; 1903：卢瑟福证实a 射线为He2+， b 射线为电子； 1911：卢瑟福提出原子的核式模型； 1919：卢瑟福首次实现人工核反应，发现了质子。
u
规定自然界中碳同位素碳－12原子质量的1/12作为原子质 量单位，该质量完全转化为能量为931.5MeV。
1u
1 12
m(
162C)
1.660539
1027
kg
931.5MeV c2
根据爱因斯坦质能方程：结合成氘时，放出能量ΔE＝Δmc2＝ 0.00239 u×c2 ＝
0.00239 931.5MeV c2 =2.225 MeV c2
1958：我国建成第一座重水型原子反应堆;
1964：我国第一颗原子弹试爆成功； 1967：我国第一颗氢弹试爆成功； 1969：我国首次成功地下核实验； 1984：我国受控热核聚变实验装置顺利启动； 1988：北京正负电子对撞机首次对撞成功； 1991：秦山核电站发电成功;
原子弹
中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图