Q
式中X表示衰变前的母核，Y表示衰变后的子核， Q表示衰变能，衰变能被子核和粒子共同分得 。
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例 94Be 原子质量是9.0121858u，其原核是4个质 子和5个中子构成的． 解: 9个粒子的质量
1.0078252×4+1.0086654×5=9.0746278u 4个质子用氢原子的质量，包括了4个电子的质 量． 质量差数是 9.07463 - 9.01219 =0.06244u
1u质量单位结合能 为931.5MeV, 94Be结合能为58MeV
左上角带m的表示处于激发态的原子核
同量异位素：原子序数Z不同但质量数A相同的核素
例： 4018Ar， 4020Ca
核素的稳定性 Z<20的轻核, Z=N, 核素比较稳定. 因为中子和质
子都是费米子,必须符合泡利原理, Z=N时能量最低. 随着Z的增加，稳定线逐渐向N>Z的方向偏移， 中子数或质子数过多或偏少的核素是不稳定的.
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R r0 A3
A是原子核的质量数； r0= 1.1～1.3×10-15米 • 原子核的密度M VM4 3
R
3
M
4 3
r03 A
3
4r03
A M
3
4r03 N
可以证明 N=A／M 等于阿伏伽德罗常数。 可见各种原子核的密度是相同的。
≈1017千克／米3=1014吨／米3．
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二、放射性同位素和核素
第18章 原子核物理与粒子物理简介
§18.1 §18.2 §18.3 §18.4 §18.5
原子核的一般性质 原子核的放射性衰变 核衰变规律 原子核的裂变与聚变 粒子物理简介
原子核物理学是研究原子核特性、结构和 变化等问题的一门科学.
一方面是对原子核的结构、核力、核反应等问 题的研究，这些是涉及物质结构的基本问题的．
结合能B一般是(Z,A)的函数。
核子的平均结合能(比结合能)
DE
E
A
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(1)在中等质量数(A=30~120)的原子核中平均结合能 较大, 在8.6MeV上下， 56Fe核到达极大, e=8.79MeV, 结合最紧密. 轻核和重核的较小.
因此,获得核能的途径有两个： 重核裂变和轻核聚变
(2)中等核平均结合能变化不大，原子核的结合能B差 不多与质量数A成正比．显示了核力的饱和性。 (3) A<30的轻核，平均结合能显出随A值有周期性变 化，e最大值落在A等于4(2质子，2中子)的倍数上， 显示这样的结构比较稳定.
海森伯和伊凡宁柯(Иваненко)独立地提出原子 核是由质子和中子组成
质子和中子,海森伯称它们为核子,并把质子和中子 看作核子具有不同同位旋的两个状态.
质子和中子的质量用原子质量单位量度时,自由质 子和自由中子分别为.
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mp=1.00727661u mn=1.0086654u
1961年确定，采用 126C 作为标准 原子质量单位1u(unit)定义为一个碳原子质量的1/12
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核素图:
缺中子区 Z=N
丰中子区 核素稳定区
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核素图:
9
三、原子核的结合能
原子核的质量小于自由状态的单个核子质量的和 mA <Zmp+Nmn
由质能关系 E=mc2
核子在组成原子核的过程中，由于质量减少而放出 相应的能量，称为原子核的结合能．
结合能
DE=Dmc2
D m称为质量亏损
ΔE＝(Zmp＋Nmn－mA)c2
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一. α 衰变
放射性核素的原子核放射出 射线而变为另一种核 素的现象称为衰变
1. α 射线 氦核( 24He)粒子流，带+2e电荷 能量： 5MeV～9MeV 速度： 1.6×109～2.2×109 cm/s 空气中的射程： 3～10 cm 电离本领强，穿透本领弱
A z
X
Y A4
z2
24He
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§18.2 原子核的放射性衰变
核素分为:稳定性核素和放射性核素 放射性核素有: 天然放射性核素 人工放射性核素
原子核的衰变:放射性核素发出某种射线而转变为 另一种核素的现象.
核衰变可分为衰变、 衰变和衰变. 特点
1.放射性原子核衰变是一个统计过程； 2.核衰变过程严格遵守质量守恒、能量守恒、动 量守恒、核子数守恒和电荷守恒等基本定律； 3.与其组成的原子的化学和物理状态无关。
另一个方面是原子能和放射性的应用．
粒子物理的研究内容主要有两个方面： 一是粒子的内部结构； 一是粒子间的相互作用、运动和变化规律。
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§18.1 原子核的一般性质
一、原子核的组成
1911年卢瑟福提出原子的核式模型。 1919年卢瑟福首次实现人工核反应，用粒子从氮 核打出质子。 1932年英国物理学查德威克(S. J. Chadwick )发现 中子。
1u＝1.660 5402×10－27 kg
1.质量数 原子核的质量数(mass number)就是原子核内质
子和中子的总数，用A表示
A=Z+N
2. 核电荷
原子核带正电：Ze
核素的符号 AZXN 表示，实际上简写为 AZX,
或 AX
11H ,21H, 42He
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3.核半径 实验表明原子核的半径约10-15米． • 原子核的半径同质量数A有关系；
同位素: 质子数Z相同而质量数A不同的元素的原 子称为该元素的同位素
11H ,21H, 31H是H的三种同位素
核结构不稳定的，能自发地放出射线的同位素， 称为放射性同位素.
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同质异能素: 原子序数Z和质量数A都相同的原子核 而处于不同的能量状态，那些处于激发态、寿命又 较长的核素。
如：9943mTc和9943Tc ， 21083mBi和21083Bi
1896年3月，法国物理学家贝克勒尔(A. H. Becquerel ) 在用铀U盐样品进行实验时发现U能发出一种辐射， 这种辐射是从U原子核中自发地发射出来的．原子核 的这种性质被称为放射性． 这是人类第一次在实验 室里观察到了原子核的天然放射性现象。
核 素: 原子序数Z、中子数N、质量数A都相同的 一类原子称为某种核素 .
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四、核力
原子核由核子构成，核 子之间的强吸引作用力 称为核力 核力的基本性质 1.核力是短程力．
表明作用力程很小,约为～10-15 m 2. 核力是强作用力
比电磁相互作用约大2—3个数量级 3.核力与电荷无关性
把质子间库仑作用影响扣除后 Fnn Fpp Fnp
4. 核力具有饱和性 一个核子只同附近几个核子有作用力