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 > 1.5 原子核的自旋 > 1.5.1 原子核的自旋
我们已经知道原子核
是由质子和中子构成的
既然质子和中子都有自旋
那么原子核是否也有自旋呢
是的 原子核也是有自旋的
它的自旋是由构成
它的所有质子和中子的自旋
及轨道角动量共同构成的
此外除了自旋之外
由于质子带电
它的运动会产生磁矩
那么这也是原子核
具有磁矩的原因之一
下面我们来看一看
原子核的自旋
磁矩以及电矩
我们来看一看原子核的自旋
我们知道
原子核是由核子构成的
核子分两种
一种是中子 一种是质子
质子和中子都是费米子
它们的角动量 自旋角动量
都是1/2h拔
我们可以画一个想象中的图
例如这个大球之内
搁了3个质子和3个中子
比如说这个黄色的是质子
绿色的是中子
每一个核子
都有它的自旋是1/2h拔
我们也知道
原子核内的质子和中子
不会是静止的
所以实际上
它们是在做运动的
那么至于它们每个核子
在做什么样的运动呢
取决于量子力学计算的结果
总之它们在做运动
运动就有可能带来
轨道角动量
那无论是质子和中子
都会有轨道角动量
我们在评价一个原子核
它的总自旋的时候呢
一方面要考虑
构成原子核的
质子和中子自旋角动量
另一方面还要考虑
质子和中子的轨道角动量
这个J是我们所关注的
原子核自旋的表示符号
这个J它可以怎样构成呢
我们可以有两种方式来构成
一种是
我们先把每一个核子的
自旋和轨道角动量矢量和起来
得到该核子的总角动量
然后再把所有核子角动量
再矢量和起来
得的原子核角动量
这是一种方式
另外一种方式呢就是L-S耦合
它是把所有的核子的自旋角动量
耦合起来
得到一个总的自旋
然后把所有核子的轨道角动量
矢量和起来
得到一个总轨道角动量
然后再把S-L再矢量和起来
得到原子核的总自旋
那么这两种都是可以的
取决于自旋和轨道的耦合强度
有多大
一个原子核自旋
J它是量子化的
它的数值不能随便取值
它只能取一些特殊的数值
那么这个特殊的数值表达式就是
J=√I(I+1)h拔
这里边I被称之为
原子核的自旋量子数
它只能取整数或者半整数
如果取整数呢
它的大小就是0 1 2再往上
半整数就是1/2 3/2 5/2
再往上这样
我们从这个图也可以看出
原子核它不是静止的
那么它是在围绕一个z轴
在做进动的
在围绕z轴做进动的时候
它在z轴上会有投影
这个投影的长度呢
不是个定数 而是一些变数
当然这些变数是一些离散的值
总共有多少个离散值呢
就是2I+1
我们把它投影在Z轴上的
那个长短mI
称之为原子核的自旋量子数
那么mI有(2I+1)可能性
分别是I I-1 I-2一直到-I
这一共是2倍的(I+1)个
我们通常把mI的最大值
I称作原子核的自旋
实验发现所有的偶偶核的
基态的自旋都是零
所有奇A核基态的自旋
都是h拔的半整数倍
所有奇奇核基态的自旋
全都是h拔的整数倍
举例看看
像4He它是偶偶核
两个质子 两个中子
它的基态自旋是零
3He两个质子一个中子
它是奇A核
它的基态自旋是1/2h拔
Na23也是奇A核
11个质子12个中子
它的基态自旋是3/2h拔
Lu176呢
它是奇奇核
它的I=7是一个整数
这就是原子核的自旋
-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
-1.3 原子核的大小与稳定性规律
-1.4 原子核的结合能
-1.5 原子核的自旋
-1.6 原子核的磁矩与电矩
-1.7 原子核的统计性质、宇称与能态
-课后作业--作业
-2.1 放射性衰变的基本规律
-2.2 递次衰变规律
-2.3 放射系
-2.4 放射规律的一些应用
-课后作业--作业
-3.1 原子核的衰变方式
-3.2 α衰变
-3.3 β衰变
-3.4 γ跃迁
-课后作业--作业
-4.1 核反应的概况
-4.2 核反应能和Q方程
-4.3 核反应截面和产额
-4.4 反应机制及核反应模型
-课后作业--作业
-6.1 辐射与物质相互作用概述
-6.2 重带电粒子与物质的相互作用
-6.3 快电子与物质的相互作用
-6.4 γ射线与物质的相互作用
-课后作业--作业
-7.1 统计学的基础知识
-7.2 放射性测量的统计误差
-7.3 电离过程的涨落与法诺分布
-7.4 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
-课后作业--作业
-8.1 气体中离子与电子的运动规律
-8.2 电离室
--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
-8.3 正比计数器
-8.4 G-M计数管
-8.5 气体探测器小结
-课后作业--作业
-9.1 闪烁体
-9.2 光电倍增管
-9.3 闪烁探测器
-9.4 单晶闪烁谱仪
-课后作业--作业
-10.1 半导体与半导体探测器
-10.2 PN结半导体探测器
-10.3 锂漂移和高纯锗半导体探测器
-10.4 其他半导体探测器
-课后作业--作业
-12.1 活度测量方法
-12.2 符合测量法
-12.3 γ能谱解析
-课后作业--作业
-13.1 中子的基本特性与分类
-13.2 中子源
-13.3 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
-13.5 常用的中子探测器
-课后作业--作业