当前课程知识点：核辐射物理及探测学 > 第一章原子核的基本性质 > 1.2 原子核的构成、表示方法与相关术语 > 1.2.1 原子核的构成

返回《核辐射物理及探测学》慕课在线视频课程列表

1.2.1 原子核的构成在线视频

1.2.1 原子核的构成

下一节:1.2.2 原子核的表示方法

返回《核辐射物理及探测学》慕课在线视频列表

1.2.1 原子核的构成课程教案、知识点、字幕

下面我们来看一看原子核的构成

我们知道早期人们认为

原子的时候

是所谓的葡萄干枣糕模型

这是由开尔文勋爵和JD Thompson所提出的

但是这个模型

只是一种假想的模型

在1909年的时候

卢瑟福做了一个著名的

卢瑟福散射实验

他发现利用α粒子轰击金箔的时候

可以在大角度上发现

散射α射线

那么这显然是用葡萄干枣糕模型

所不能解释的

那么据此他提出了核式模型

那么由卢瑟福和后来的波尔

进行了完善

我们看到右边这个图

就是1911年所提出的核式模型

所以我们现在知道

原子是由原子核

和核外电子来构成的

既然原子是由原子核

和核外电子构成的

那么原子核是由谁构成的呢

我们知道

我们提出的任何一个理论

都是基于我们已经有的认识

在讨论原子核的时候

人们早期是认为

它是由质子和电子构成的

举例而言

人们认为像4He这样的原子核

它可以由4个质子

和2个电子来构成

这里边4个质子近似的构成了

4He原子核的质量

而4个质子的4个正电荷

和两个电子的两个负电荷

这加了之后得到两个正电荷

这用来表达了

4He原子核的两个正电荷

看起来这是可以的

这就是当时比较著名的

质子电子假说

根据质子电子假说

能够解释原子核的质量

和原子核的电荷量

甚至也可以解释

每个元素存在同位素这个现象

例如4He有个同位素叫做3He

3He利用质子电子假说

你可以把它表达为3个质子

和一个电子

这里边3个质子来代表了

3He的质量

3个质子的正电荷

与一个电子的负电荷

用来代表3He的两个正电荷

这看起来是可以的

但是这个假说解决了一些问题

但是我们会发现

这个假说会带来很多别的问题

比如说如果一个原子核

真的是由质子和电子构成的

那么我们得到一个推论就是

电子在核内的动能

就有可能很大

我们仍然以4He为例

4He的直径大约是5个fm

如果电子稳定的出现在原子核内

我们知道

电子它是由不同波长的波包构成的

那就意味着

电子波包中

必然有一个分量

它的波长是接近10fm的

那么10fm的波长对应的是

什么样的动量呢

那么根据德布罗意关系

p=h/λ

那么h普朗克常数

λ是这里所提到的10fm

经过简单的计算

我们就可以知道

如果电子在原子核内出现的话

电子的动量就应该有124 MeV/c

这样一个成分

那么这么大的电量

对应的电子能量

它的能量是多少呢

或者动能是多少呢

电子的静质量我们已经知道了

是0.511 MeV/c^2

那么电子动能是多少呢

那并不难算

利用相对论公式

√(m0c^2)^2

这是它静质量所对应的能量

加上(PC)^2

这是它运动所对应的能量

那么这两个的平方和再开根号

得到的

就是该电子在原子核内的总能量

总能量减去静质量所对应的能量

m0c^2

这也不难算出

此时电子动能将会大约在

124 MeV

这个能量是非常大的

以至于远远大于

当时人们利用β衰变

所看到的电子能量

β衰变所看到的电子能量

不过就是几MeV

几兆电子伏甚至还要更小

那么从这个角度而言

我们认为电子是不大可能

存在原子核中的

如果电子真的在原子核之内

那么如何解释

我们看到电子只有

几个兆电子伏这样的一个现象

这是第一个矛盾

那么除了这个矛盾之外呢

质子电子假说

其实还遇到了更多的矛盾

比如关于核自旋的取值问题

利用核数据我们现在知道

一个原子核的自旋

是整数还是半整数

是由A的奇偶性来决定的

若A为偶

那么它的自旋就是整数

如果A为奇

它的自旋就是半整数

这里边A是原子核的质量数

或者核子数

我们现在先用质量数来表达它

但是根据质子电子假说

那么 h拔就它自旋的

是整数还是半整数

并不由A来决定

而是由这个原子核的

电荷量来决定

那么这显然是不一致的

另外原子核的统计性

也是有矛盾的

根据实验人们发现

一个原子核质量数的偶或者奇

决定了该原子核是所谓的

玻色子还是费米子

但是根据质子电子假说

实际上是由电核量的偶与奇

来决定一个原子核

是玻色子还是费米子

这是第三个矛盾点

第四个就是核的磁矩的问题

我们知道原子核的磁矩

不过是10^-27J/T

但是电子的磁矩是10^-24J/T

如果电子真的在原子核内出现

为什么原子核从来也没有表现出

电子的磁矩这么大的一个量级呢

所以这是第四个矛盾

因此我们认为

电子不可能是构成原子核的粒子

当然你也可以再去进行各种补充

去完善它

但实际上我们最后证明

这是一个

我们证明原子核的质子电子假说

是一个错误的理论

实际上1920年卢瑟福就提出

原子核内可能存在另外一种粒子

这是一种中性的二合一粒子

它可能是由质子和电子结合成的

这个中性的粒子呢

就由卢瑟福和他的学生查德威克

开始来寻找

那么其他科学家也在寻找

但是最终找到这功劳归了

1932年的查德威克

所以电子不可能是

构成原子核的粒子

到底构成原子核的是谁呢

实际上在1920年的时候

卢瑟福就提出

构成原子核的另外一种粒子

有可能是由质子和电子

结合而成的一种新型的粒子

称之为中性的二合一粒子

那么卢瑟福就开始了

对这种粒子的寻找

1932年他的学生查德威克

发现了中子

并且同年Heisenberg很快就提出

原子核是由质子和中子组成的

这样一个理论

并且得到了实验的支持

到此为止我们就知道

原子核不是由质子和电子构成的

而是由质子和中子构成的

我们最后来看一看

质子中子和电子的性质

这里边我们用n来指代中子

用p来指代质子

用e-来指代电子

中子不带电电荷量为0

质子带正电电荷电为+e

电子带负电电量为-e

那么中子的质量和质子的质量

基本一样

但是中子要比质子要稍微大一些

中子的质量和质子的质量

是远远的大于电子的

中子质子和电子作为微观粒子

它们是有自己的自旋和宇称的

那么像中子它的自旋是 h拔/2

它的宇称是正的

也就是它的波函数对称的

质子也是1/2正

电子也是1/2正

中子质子和电子也分别有磁矩

那这里边它们是分别是

-3.8262 5.5857 2.0023个玻尔磁子

中子质子和电子

也分别有自己的寿命

这里边中子的寿命比较短

那么它的寿命是889.1秒

那么质子和电子现在被认为

基本是稳定的

好这就是原子核的构成

核辐射物理及探测学课程列表：

第一章原子核的基本性质

-1.1 基础知识、常量与单位

--1.1.1 基础知识、常量与单位

-1.2 原子核的构成、表示方法与相关术语

--1.2.1 原子核的构成

--1.2.2 原子核的表示方法

--1.2.3 一些原子核相关的术语

-1.3 原子核的大小与稳定性规律

--1.3.1 原子核的大小

--1.3.2 核力的基本特性

--1.3.3 β稳定曲线及原子核的稳定性规律

--1.3.4 核势垒

-1.4 原子核的结合能

--1.4.1 质量亏损与质量过剩

--1.4.2 原子核的结合能与比结合能

--1.4.3 液滴模型

-1.5 原子核的自旋

--1.5.1 原子核的自旋

-1.6 原子核的磁矩与电矩

--1.6.1 原子核的磁矩

--1.6.2 原子核的电矩

-1.7 原子核的统计性质、宇称与能态

--1.7.1 原子核的统计性质

--1.7.2 原子核的宇称

--1.7.3 原子核的能态

-课后作业--作业

第二章原子核的放射性

-2.1 放射性衰变的基本规律

--2.1.1放射性的发现

--2.1.2原子核的放射性

--2.1.3衰变纲图

--2.1.4放射性衰变的基本规律

--2.1.5描述放射性的特征量

--2.1.6 放射性活度、比活度、射线强度

-2.2 递次衰变规律

--2.2.1 递次衰变规律

--2.2.2 放射性平衡与逐代衰变

-2.3 放射系

--2.3.1 放射系

-2.4 放射规律的一些应用

--2.4.1 放射源活度修正和源性质分析

--2.4.2 放射源制备时间与放射源活度确定

--2.4.3 碳-14断代年代法

--2.4.4 地质放射性鉴年法

--2.4.5 短寿命核素发生器

-课后作业--作业

第三章原子核的衰变

-3.1 原子核的衰变方式

--3.1.1 原子核的衰变方式

-3.2 α衰变

--3.2.1 α衰变的形式

--3.2.2 α衰变的特点

--3.2.3 α衰变的衰变能

--3.2.4 α衰变与核能级图

--3.2.5 α衰变的衰变常数

-3.3 β衰变

--3.3.1 什么是β衰变？

--3.3.2 中微子假说

--3.3.3 中微子的性质

--3.3.4 β-衰变

--3.3.5 β+衰变

--3.3.6 轨道电子俘获

--3.3.7 β衰变三种类型小结

--3.3.8 β衰变的费米理论与选择定则

--3.3.9 β能谱形状与库里厄图

--3.3.10 衰变常数与比较半衰期

-3.4 γ跃迁

--3.4.1 什么是γ跃迁？

--3.4.2 γ跃迁的多极性与主要特点

--3.4.3 γ跃迁几率与选择定则

--3.4.4 同质异能跃迁

--3.4.5 内转换

-课后作业--作业

第四章原子核反应

-4.1 核反应的概况

--4.1.1 原子核反应相关概念

--4.1.2 核反应中的第一

--4.1.3 核反应的分类

--4.1.4 核反应中的守恒定律

-4.2 核反应能和Q方程

--4.2.1 核反应能

--4.2.2 Q方程

--4.2.3 Q方程的应用

--4.2.4 实验室坐标系和质心坐标系

--4.2.5 核反应阈能

--4.2.6 L系和C系中出射角的关系

-4.3 核反应截面和产额

--4.3.1 核反应截面

--4.3.2 微分截面和角分布

--4.3.3 L系和C系中反应截面的关系

--4.3.4 反应产额

-4.4 反应机制及核反应模型

--4.4.1 核反应的三阶段描述和各截面的关系

--4.4.2 核反应的光学模型

--4.4.3 复合核模型

--4.4.4 共振和共振公式

--4.4.5 (n,γ)反应的1/v规律

-课后作业--作业

第六章射线与物质相互作用

-6.1 辐射与物质相互作用概述

--6.1.1 射线(辐射)及射线的分类

--6.1.2 带电粒子与物质原子的碰撞过程

--6.1.3 能量损失率、比能损失或阻止本领

-6.2 重带电粒子与物质的相互作用

--6.2.1 重带电粒子与物质相互作用的特点

--6.2.2 电离能量损失规律：Bethe公式

--6.2.3 对Bethe公式的讨论

--6.2.4 Bragg曲线与能量歧离

--6.2.5 能量损失的Bragg加法法则

--6.2.6 重带电粒子的射程及射程歧离

--6.2.7 阻止时间

-6.3 快电子与物质的相互作用

--6.3.1 快电子与物质相互作用的特点

--6.3.2 辐射能量损失规律

--6.3.3 快电子的能量损失率

--6.3.4 快电子的吸收与射程

--6.3.5 快电子的散射与反散射

--6.3.6 正电子湮没

--6.3.7 带电粒子与物质相互作用小结

-6.4 γ射线与物质的相互作用

--6.4.1 能谱的概念

--6.4.2 γ射线与物质相互作用的特点

--6.4.3 光电效应(物理、能量、截面)

--6.4.4 康普顿效应

--6.4.5 电子对效应

--6.4.6 三种效应的比较

--6.4.7 其他作用过程

--6.4.8 γ射线的衰减规律

--6.4.9 关于中子与物质相互作用的说明

-课后作业--作业

第七章辐射测量的数理统计基础

-7.1 统计学的基础知识

--7.1.1 伯努利实验

--7.1.2 二项分布

--7.1.3 泊松分布

--7.1.4 高斯分布

--7.1.5 串级变量

-7.2 放射性测量的统计误差

--7.2.1 核衰变数的涨落

--7.2.2 放射性测量的统计误差

-7.3 电离过程的涨落与法诺分布

--7.3.1 电离过程的涨落与法诺分布

-7.4 粒子束脉冲的总电离电荷量的涨落

--7.4.1 粒子束脉冲的总电离电荷量的涨落

-7.5 时间间隔的统计分布

--7.5.1 相邻信号脉冲(或粒子)的时间间隔

--7.5.2 相邻“进位脉冲”的时间间隔

-课后作业--作业

第八章气体电离探测器

-8.1 气体中离子与电子的运动规律

--8.1.1 气体中离子与电子的运动规律

-8.2 电离室

--8.2.1 电离室的工作机制

--8.2.2 脉冲电离室及其输出信号

--8.2.3 脉冲电离室的主要性能指标第一部分：能量分辨率

--8.2.4 脉冲电离室的主要性能指标第二部分：饱和特性、坪特性等

--8.2.5 累计电离室

-8.3 正比计数器

--8.3.1 正比计数器的工作原理

--8.3.2 正比计数器的输出信号

--8.3.3 正比计数器的主要性能指标

-8.4 G-M计数管

--8.4.1 GM计数管的工作机制

--8.4.2 有机自熄GM计数管

--8.4.3 卤素自熄GM计数管

--8.4.4 自熄GM计数管的输出信号和主要性能指标

-8.5 气体探测器小结

--8.5.1 气体探测器小结

-课后作业--作业

第九章闪烁探测器

-9.1 闪烁体

--9.1.1 闪烁体及其分类

--9.1.2 闪烁体的主要物理特性

--9.1.3 闪烁光的收集

-9.2 光电倍增管

--9.2.1 光电倍增管及其主要性能

-9.3 闪烁探测器

--9.3.1 闪烁探测器输出信号的物理过程及输出回路

--9.3.2 闪烁探测器的输出信号

--9.3.3 闪烁探测器输出信号的涨落

-9.4 单晶闪烁谱仪

--9.4.1 单晶闪烁谱仪的构成和主要性能指标

-课后作业--作业

第十章半导体探测器

-10.1 半导体与半导体探测器

--10.1.1 半导体探测器及其基本特点

--10.1.2 半导体的基本性质

-10.2 PN结半导体探测器

--10.2.1 PN结半导体探测器的工作原理

--10.2.2 PN结半导体探测器的输出信号

--10.2.3 PN结半导体探测器的主要性能

-10.3 锂漂移和高纯锗半导体探测器

--10.3.1 锂漂移半导体探测器

--10.3.2 高纯锗半导体探测器

--10.3.3 锂漂移和高纯锗半导体探测器的性能与应用

-10.4 其他半导体探测器

--10.4.1 其他半导体探测器

-课后作业--作业

第十二章核辐射测量方法

-12.1 活度测量方法

--12.1.1 辐射测量关心的问题

--12.1.2 活度测量的相对法与绝对法

--12.1.3 影响活度测量的因素

--12.1.4 α放射性样品活度的测量

--12.1.5 β放射性样品活度的测量

-12.2 符合测量法

--12.2.1 什么是符合？

--12.2.2 真符合

--12.2.3 反符合

--12.2.4 延迟符合

--12.2.5 符合曲线

--12.2.6 偶然符合

--12.2.7 真偶符合比

-12.3 γ能谱解析

--12.3.1 γ能谱解析

-课后作业--作业

第十三章中子及中子探测

-13.1 中子的基本特性与分类

--13.1.1 中子的基本特性与分类

-13.2 中子源

--13.2.1 中子源

-13.3 中子与物质的相互作用

--13.3.1 中子与物质的相互作用

-13.4 中子探测的特点与探测方法分类

--13.4.1 中子探测的特点与探测方法分类

-13.5 常用的中子探测器

--13.5.1 常用的中子探测器

-课后作业--作业

1.2.1 原子核的构成笔记与讨论

也许你还感兴趣的课程:

© 柠檬大学-慕课导航课程版权归原始院校所有，
本网站仅通过互联网进行慕课课程索引，不提供在线课程学习和视频，请同学们点击报名到课程提供网站进行学习。