原子核物理课件核的组成

原子核物理及辐射探测学 1-4章答案

第一章 习题答案 1-1 当电子的速度为18105.2-?ms 时，它的动能和总能量各为多少？ 答：总能量 ()MeV ....c v c m m c E e 92400352151101222 2=??? ??-=-==； 动能 ()MeV c v c m T e 413.011122=???? ??????--= 1-2.将α粒子的速度加速至光速的0.95时，α粒子的质量为多少？ 答：α粒子的静止质量 ()()()u M m M m e 0026.44940 .9314,244,224,20=?+=≈-= α粒子的质量 g u m m 23220 10128.28186.1295.010026.41-?==-=-=βα 1-4 kg 1的水从C 00升高到C 0100，质量增加了多少？ 答：kg 1的水从C 00升高到C 0100需做功为 J t cm E 510184.41001184.4?=??=?=?。 () kg c E m 1228521065.4100.310184.4-?=??=?=? 1-5 已知：()();054325239;050786238239238u .U M u .U M == ()()u .U M ;u .U M 045582236043944235236235==

试计算U-239,U-236最后一个中子的结合能。 答：最后一个中子的结合能 ()()()[]M e V .uc .c ,M m ,M ,B n n 774845126023992238922399222==?-+= ()()()[]MeV .uc .c ,M m ,M ,B n n 54556007027023692235922369222==?-+= 也可用书中的质量剩余()A ,Z ?： ()()()()MeV ....,n ,,B n 806457250071830747239922389223992=-+=?-?+?= ()()()()MeV ....,n ,,B n 545644242071891640236922359223692=-+=?-?+?= 其差别是由于数据的新旧和给出的精度不同而引起的。 1-6当质子在球形核里均匀分布时，原子核的库仑能为 RZZeEc024)1(53πε?= Z 为核电荷数，R 为核半径，0r 取m15105.1?×。试计算C13和N13核的库仑能之差。 答：查表带入公式得ΔΕ=2.935MeV 1-8 利用结合能半经验公式，计算U U 239236,最后一个中子的结合能，并与1－5式的结果进行比较。 答：()P sym C S V B A Z A a A Z a A a A a A Z B +??? ??----=--12 312322, 最后一个中子的结合能 ()()()[]2,1,,c A Z M m A Z M A Z S n n -+-= ()()()()[]()()A Z B A Z B c m Z A ZM m m Z A ZM n n n ,1.1,111,12+--?---+--+= ()()1,,--=A Z B A Z B 对U 236，144,236,92===N A Z 代入结合能半经验公式，得到

原子核物理知识点归纳

原子核物理重点知识点 第一章 原子核的基本性质 1、对核素、同位素、同位素丰度、同量异位素、同质异能素、镜像核等概念的理解。 （P2）核素：核内具有一定质子数和中子数以及特定能态的一种原子核或原子。 （P2）同位素：具有相同质子数、不同质量数的核素所对应的原子。 （P2）同位素丰度：某元素中各同位素天然含量的原子数百分比。 （P83）同质异能素：原子核的激发态寿命相当短暂，但一些激发态寿命较长，一般把寿命 长于0.1s 激发态的核素称为同质异能素。 （P75）镜像核：质量数、核自旋、宇称均相等，而质子数和中子数互为相反的两个核。 2、影响原子核稳定性的因素有哪些。（P3~5） 核内质子数和中子数之间的比例；质子数和中子数的奇偶性。 3、关于原子核半径的计算及单核子体积。（P6） R =r 0A 1/3 fm r 0=1.20 fm 电荷半径：R =（1.20±0.30）A 1/3 fm 核力半径：R =（1.40±0.10）A 1/3 fm 通常 核力半径＞电荷半径 单核子体积：A r R V 3033 434ππ== 4、核力的特点。（P14） 1.核力是短程强相互作用力； 2.核力与核子电荷数无关； 3.核力具有饱和性； 4.核力在极短程内具有排斥芯； 5.核力还与自旋有关。 5、关于原子核结合能、比结合能物理意义的理解。（P8） 结合能：),()1,0()()1,1(),(),(2 A Z Z Z A Z c A Z m A Z B ?-?-+?=?= 表明核子结合成原子核时会释放的能量。 比结合能（平均结合能）：A A Z B A Z /),(),(=ε 原子核拆散成自由核子时外界对每个核子所做的最小平均功，或者核子结合成原子核时平均每一个核子所释放的能量。 6、关于库仑势垒的理解和计算。（P17） 1.r>R ,核力为0，仅库仑斥力，入射粒子对于靶核势能V (r )，r →∞，V (r ) →0，粒子靠近靶核，r →R ，V (r )上升，靠近靶核边缘V (r )max ，势能曲线呈双曲线形，在靶核外围隆起，称为库仑势垒。 2.若靶核电荷数为Z ，入射粒子相对于靶核 的势能为：r Ze r V 2 0241 )(πε=，在r =R 处， 势垒最高，称为库仑势垒高度。

原子核物理课件第二章杨福家版

第2章核力与核结构 一、核力 ?（1）核力是强相互作用 ?质子之间库伦斥力反比于距离，而核内质子间距离非常小，但质子能紧密结合而不散开，说明新的作用力——核力的存在，且是吸引力。 ?一般核力约比库伦力大一百倍。

第2章核力与核结构 ?（2）核力的短程性和饱和性 ?结合能近似与A成正比，说明核力是短程力；?如果为长程力，一个核子能与核内其它每一个核子发生作用，那么核的结合能正比于核子的成对数A(A-1)，即正比于A2，与实验事实不符。?核力只作用于相邻核子，由于相邻核子数目有限，因此核力具有明显的饱和性。

第2章核力与核结构 ?（3）核力的电荷无关性 ?1932年海森堡假设：质子与质子之间的核力Fpp 和中子与中子之间的核力Fnn以及质子与中子之间的核力Fpn都相等，称为核力的电荷无关性。?利用同位旋概念，质子和中子是一种粒子的两种 不同电荷态，同位旋都为1/2，而同位旋第三分量分别为1/2和-1/2。

第2章核力与核结构 ?（4）核力与自旋有关 ?利用氘核的基态性质，由一个质子和一个中子组成 的最简单核子束缚态，其自旋和宇称为，其 自旋为两个核子的总自旋和相对轨道角动量之和。 + =1 π I 3 S1 3 P1 3 D1 1 2 1 1 P110 状态LS

第2章核力与核结构 ?由于氘核基态宇称为正，只能是3S1+3D1态的混合，即有S=1的自旋三重态组成，不存在自旋单态的氘核，核力将使质子和中子倾向于处在自旋平行的态。 ?（5）非中心力成分 ?氘核基态可以是3S1+3D1的混合态，其中3S1态约占96%，3D1态约占4%。 ?核力是以中心力为主，混有少量的非中心力。

原子核物理复习资料归纳整理

原子核物理复习资料归纳整理 原子核物理复习资料归纳整理 名词解释 1、核的自旋：原子核的角动量，通常称为核的自旋。 2、衰变常量：衰变常量是在单位时间内每个原子核的衰变概率。 3、半衰期：半衰期是放射性原子核数衰减到原来数目的一半所 需的时间。 4、平均寿命：平均寿命是指放射性原子核平均生存的时间。 5、放射性活度：在单位时间内有多少核发生衰变，亦即放射性 核素的衰变率，叫衰变率。 6、放射性：原子核自发地放射各种射线的现象，称为放射性。 7、放射性核素：能自发的放射各种射线的核素称为放射性核素，也叫做不稳定核素。 8、核衰变：原子核衰变是指原子核自发的放射出α或β等粒 子而发生的转变。 9、衰变能：原子核衰变时所放出的能量。 10、核素：具有相同质子数Z和中子数N的一类原子核，称为一种核素。 11、同位素：质子数相同，中子数不同的核素。 12、同中子素：中子数相同，质子数不同的核。 13、同量异位素：质量数相同，质子数不同的核素 14、同核异能素：质量数和质子数相同而能量状态不同的核素。

15、镜像核：质子数和中子数呼唤的一对原子核。 16、质量亏损：组成某一原子核的核子质量与该原子核质量之差。 17、核的结合能：自由核子组成原子核所释放的能量。 18、比结合能：原子核平均每个核子的结合能。 19、最后一个核子的结合能：是一个自由核子与核的其余部分组成原子核时，所释放的能量。 20、内转换现象：跃迁时可以把核的激发能直接交给原子的壳层电子而发射出来。 21、内转换现象：原子核从激发态到较低的能态或基态的跃迁时把核的激发能直接交给原子的壳层电子而发射出来。 22、内转换电子：内转换过程中放出来的电子。（如果单出这个就先写出内转换现象的定义） 23、内电子对效应： 24、级联γ辐射的角关联：原子核接连的放出的两个γ光子，若其概率与这两个γ光子发射方向的夹角有关，即夹角改变时，概 率也变化，这种现象称为级联γ辐射角关联，亦称γ-γ角关联。 25、穆斯堡尔效应：原子核辐射的无反冲共振吸收。 26、核的集体模型：每个核子在核内除了相对其它核子运动外，原子核的整体还发生振动与转动，处于不同运动状态的核，不仅有 自己特定的形状，还具有不同的能量和角动量，这些能量与角动量 都是分立的，因而形成能级。 28、核反应能：核反应过程中释放的能量。 29、核反应阈能：在L系中能够引起核反应的入射粒子最低能量。 30、核反应截面：一个粒子入射到单位面积内只含一个靶核的靶子上所发生的反应概率。（一个入射粒子同单位面积靶上一个靶核

原子核物理试题

期末考试试卷（B 卷） 课程名称： 原子核物理 学院： 核科学与技术学院 姓名： 校园卡号： （共150分，请选其中的100作答） 1. 我们知道原子核体积近似地与A 成正比，试说明其内在的物理原因。 2. 重核裂变后，生成的中等重的核常伴随着β衰变，为什么？ 3. Bi 21183 衰变至Tl 20781，有两组α粒子，其能量分别为6621keV ，6274keV 。前 者相应是母核衰变至子核基态，后者为衰变至激发态。试求子核Tl 20781激发态的能量。 4. 对于Ca Sc s 42 2068.04221??→?， 查表得3.310),(=m E Z f ，并已知子核的能级特性为+O 。试判断母核的能级特性。 5. 质子轰击7Li 靶，当质子的能量为0.44, 1.06, 2.22 和3.0MeV 时，观测到共振。已知质子和7Li 的结合能为17.21MeV ，试求所形成的复合核能级的激发能。 6. 简述处于激发态的复合核的中子蒸发能谱，并推导之。 7. 什么是内转换电子，内转换电子与β跃迁电子的区别。 期末考试试卷（B 卷）答案 题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总 分 分 数 阅卷教师

1.解： 核力的作用要比库仑力强，而且主要是吸引力，这样才能克服库仑力形成原子核。核子之间的磁力也比核力小很多，万有引力更是微不足道。 核力是短程力，粗略的说，核力是短程力的强相互作用，而且起作用的主要是吸引力。 2.解： 重核的中质比大于1，甚至达到1.54.对于重核，核内的质子数增多，库仑力排斥增大了，要构成稳定的核就必须要还有更多的种子以消耗库仑排斥力作用。贝塔稳定线表示原子核有中子，质子对称相处的趋势，即中子数和质子数相当时原子核比较稳定。 3.解： 子核的激发能量： MeV E E A A E 7.353]62746621[207211)]()([410=-=--= αα 4.解： 4242 21 20 0.68 3.31/2log log(0.6810) 3.13 s Sc Ca f T β+ ???→?=?= 1/2 l o g f T ?判断跃迁种类几次规则知道该β + 衰变为容许跃迁 01,0;0,1 (1)1;1 i i i i I I I πππ?=-=±=?=?+=+=+故而，故而， 所以，母核42 21 Sc 的能级特性为：0+1+。 5.解： 复合核的激发能为： 代入数据得到： **12**3417.60,18.1319.15,19.84E M eV E M eV E M eV E M eV ==== 6.解： 再通过复合核的反应中，出射粒子的能量也具有麦克斯韦分布的特点，在适当的条件下叫分布也是各向同性的。因此，我们可以用液滴蒸发的图像来处理复合核的衰变，这就是中子蒸发能谱。 推导如下： 令剩余核的激发能 n E E E -=0*由于复合核的衰变至剩余核的激发能为n E E E +→**之间的概率与此间的能级成正比，同时与复合核的中子宽度)(n n E Γ成正比， 于是： n n n n n n dE E E E dE E n )()()(0-Γ∝ρ 又反应截面可以写为 ΓΓ=b CN ab ) (ασσ *A aA a A m E E B m m =++

原子与原子核物理学张国营习题答案

第一章 1.1 若卢瑟福散射用的α粒子是放射性物质镭' C 放射的，其动能为6 7.6810?电子伏特。散射物质是原子序数79Z =的金箔。试问散射角150ο θ=所对应的瞄准距离b 多大？ 解：根据卢瑟福散射公式： 2 02 22 442K Mv ctg b b Ze Ze αθ πεπε== 得到： 21921501522 12619079(1.6010) 3.97104(48.8510)(7.681010) Ze ctg ctg b K ο θαπεπ---??===??????米 式中2 12K Mv α=是α粒子的功能。 1.3 钋放射的一种α粒子的速度为71.59710?米/秒，正面垂直入射于厚度为7 10-米、密度 为4 1.93210?3 /公斤米的金箔。试求所有散射在90οθ>的α粒子占全部入射粒子数的百 分比。已知金的原子量为197。 解：散射角在d θθθ+之间的α粒子数dn 与入射到箔上的总粒子数n 的比是： dn Ntd n σ= 其中单位体积中的金原子数：0//Au Au N m N A ρρ== 而散射角大于0 90的粒子数为：2 ' dn dn nNt d ππσ =?=? 所以有： 2 ' dn Nt d n ππσ=? 2 221800 2 903 cos 122( )( )4sin 2 Au N Ze t d A Mu ο ο θ ρπθθπε= ??? 等式右边的积分：180 18090903 3 cos sin 2221 sin sin 2 2 d I d ο ο ο οθθ θθ θ =?=?= 故

'22202012()()4Au N dn Ze t n A Mu ρππε=?? 64 8.5108.510--≈?=? 即速度为7 1.59710/?米秒的α粒子在金箔上散射，散射角大于90ο 以上的粒子数大约是 4008.510-?。 1.4能量为3.5兆电子伏特的细α粒子束射到单位面积上质量为2 2 /1005.1米公斤-?的银 箔上，α粒子与银箔表面成ο 60角。在离L=0.12米处放一窗口面积为2 5 100.6米-?的计数 器。测得散射进此窗口的α粒子是全部入射α粒子的百万分之29。若已知银的原子量为107.9。试求银的核电荷数Z 。 解：设靶厚度为' t 。非垂直入射时引起α 度' t ，而是ο 60sin /'t t =，如图1-1所示。 因为散射到θ与θθd +之间Ωd 立体 角内的粒子数dn 与总入射粒子数n 的比为： dn Ntd n σ= (1) 而σd 为： 2 sin )( )41( 42 2 2 20 θ πεσΩ=d Mv ze d （2把（2）式代入（1）式，得： 2 sin )()41(422220θπεΩ=d Mv ze Nt n dn ……（3） 式中立体角元0 '0'220,3/260sin /,/====Ωθt t t L ds d N 为原子密度。'Nt 为单位面上的原子数，1 0')/(/-==N A m Nt Ag Ag ηη，其中η是单位面积式上的质量；Ag m 是银原子的质量；Ag A 是银原子的原子量；0N 是阿佛加德罗常数。 将各量代入（3）式，得： 2 sin ) ()41(324 2222 0θπεηΩ=d Mv ze A N n dn Ag

光电效应、量子理论、原子及原子核物理(专题考试)

光电效应、量子理论、原子及原子核物理(专题复习) 一、光地波动性（略） 二、光地粒子性 1、光电效应 （1）光电效应在光（包括不可见光）地照射下，从物体发射出电子地现象称为光电效应. （2）光电效应地实验规律： 装置： ①任何一种金属都有一个极限频率，入射光地频率必须大于这个极限频率才能发生光电效应，低于极限频率地光不能发生光电效应. ②光电子地最大初动能与入射光地强度无关，光随入射光频率地增大而增大. ③大于极限频率地光照射金属时，光电流强度（反映单位时间发射出地光电子数地多 少），与入射光强度成正比. ④金属受到光照，光电子地发射一般不超过10－9秒. 2、波动说在光电效应上遇到地困难 波动说认为：光地能量即光地强度是由光波地振幅决定地与光地频率无关.所以波动 说对解释上述实验规律中地①②④条都遇到困难 3、光子说 （1）量子论：1900年德国物理学家普郎克提出：电磁波地发射和吸收是不连续地，而是一份一份地，每一份电磁波地能量E=hv （2）光子论：1905年受因斯坦提出：空间传播地光也是不连续地，而是一份一份地，每一份称为一个光子，光子具有地能量与光地频率成正比. 即：E=hv ，其中h为普郎克恒量h=6.63×10－34J·s 4、光子论对光电效应地解释 金属中地自由电子，获得光子后其动能增大，当功能大于脱出功时，电子即可脱离金属表面，入射光地频率越大，光子能量越大，电子获得地能量才能越大，飞出时最大初功能也越大. 三、波粒二象性 1、光地干涉和衍射现象，说明光具有波动性，光电效应，说明光具有粒子性，所以光具有波粒二象性. 2、个别粒子显示出粒子性，大量光子显示出波动性，频率越低波动性越显著，频率越高粒子性越显著 3、光地波动性和粒子性与经典波和经典粒子地概念不同 （1）光波是几率波，明条纹是光子到达几率较大，暗条纹是光子达几率较小 这与经典波地振动叠加原理有所不同 （2）光地粒了性是指光地能量不连续性，能量是一份一份地光子，没有一定地形状，也不占有一定空间，这与经典粒子概念有所不同

原子与原子核物理学张国营习题答案

1 1.1 若卢瑟福散射用的α粒子是放射性物质镭'C 放射的，其动能为6 7.6810?电子伏特。散射物质是原子序数79Z =的金箔。试问散射角150ο θ=所对应的瞄准距离b 多大？ 解：根据卢瑟福散射公式： 得到： 2192 1501522 12619 079(1.6010) 3.97104(48.8510)(7.681010) Ze ctg ctg b K ο θαπεπ---??===??????米 式中2 12 K Mv α=是α粒子的功能。 1.3 钋放射的一种α粒子的速度为71.59710?米/秒，正面垂直入射于厚度为7 10-米、密度 为4 1.93210?3 /公斤米的金箔。试求所有散射在90οθ>的α粒子占全部入射粒子数的百 分比。已知金的原子量为197。 解：散射角在d θθθ+:之间的α粒子数dn 与入射到箔上的总粒子数n 的比是： 其中单位体积中的金原子数：0//Au Au N m N A ρρ== 而散射角大于0 90的粒子数为：2 ' dn dn nNt d ππσ =?=? 所以有： 2 ' dn Nt d n ππσ=? 等式右边的积分：180******** 3 cos sin 2221sin sin 2 2 d I d οο ο οθθ θθ θ =? =?= 故 即速度为7 1.59710/?米秒的α粒子在金箔上散射，散射角大于90ο 以上的粒子数大约是 4008.510-?。 1.4能量为3.5兆电子伏特的细α粒子束射到单位面积上质量为2 2 /1005.1米公斤-?的银 箔上，α粒子与银箔表面成ο 60角。在离L=0.12米处放一窗口面积为2 5 100.6米-?的计数 器。测得散射进此窗口的α粒子是全部入射α粒子的百万分之29。若已知银的原子量为107.9。试求银的核电荷数Z 。 解：设靶厚度为' t 。非垂直入射时引起α度' t ，而是ο 60sin /'t t =，如图1-1所示。

原子及原子核物理(郭江编)_课后答案

第一章 原子的基本状况 1.1 若卢瑟福散射用的α粒子是放射性物质镭' C 放射的，其动能为6 7.6810?电子伏特。散射物质是原子序数79Z =的金箔。试问散射角150ο θ=所对应的瞄准距离b 多大？ 解：根据卢瑟福散射公式： 2 02 22 442K Mv ctg b b Ze Ze αθ πεπε== 得到： 21921501522 12619 079(1.6010) 3.97104(48.8510)(7.681010) Ze ctg ctg b K ο θαπεπ---??===??????米 式中2 12K Mv α=是α粒子的功能。 1.2已知散射角为θ的α粒子与散射核的最短距离为 2202 1 21 ()(1)4sin m Ze r Mv θ πε=+ ，试问上题α粒子与散射的金原子核之间的最短距离m r 多大？ 解：将1.1题中各量代入m r 的表达式，得：2min 202 1 21 ()(1)4sin Ze r Mv θπε=+ 1929 619479(1.6010)1 910(1)7.6810 1.6010sin 75 ο--???=???+??? 143.0210-=?米 1.3 若用动能为1兆电子伏特的质子射向金箔。问质子与金箔。问质子与金箔原子核可 能达到的最小距离多大？又问如果用同样能量的氘核（氘核带一个e +电荷而质量是质子的两倍，是氢的一种同位素的原子核）代替质子，其与金箔原子核的最小距离多大？ 解：当入射粒子与靶核对心碰撞时，散射角为180ο 。当入射粒子的动能全部转化为两粒子间的势能时，两粒子间的作用距离最小。 根据上面的分析可得： 22 0min 124p Ze Mv K r πε==，故有：2min 04p Ze r K πε= 1929 13 619 79(1.6010)910 1.141010 1.6010 ---??=??=???米 由上式看出：min r 与入射粒子的质量无关，所以当用相同能量质量和相同电量得到核代

原子核物理第三章课后习题答案

3-3. 60Co 是重要的医用放射性同位素，半衰期为5.26年，试问1g 60Co 的放射性强度？100mCi 的钴源中有多少质量60Co ？ 解：放射性强度公式为： 000.693,==t t A dN m A N e N N N e N N dt T M λλλλλ--=- ===其中，，，T 为半衰期，0A 231330.6930.6931 6.022*******.2636524360059.93384.1977810/1.13510t dN m A N e N N dt T M Ci λλλ-∴=- ===?=?????≈?≈?次秒 其中103.710/i C =?次核衰变秒， 1039100 3.71010/i mC -=????10010=3.7次核衰变秒，利用公式 00.693t A dN m A N e N N dt T M λλλ-=- ===，可知2390.6930.693 6.022*********.2636524360059.9338 A m m A N T M ==??=???? 3.7 解可得，-58.8141088.14m g g μ=?= 3-5用氘轰击55Mn 可生成β-放射性核素56Mn ，56Mn 的产生率为8510/s ?， 已知56Mn 的半衰期2.579h,试计算轰击10小时后，所生成的56 Mn 的放射性强度。 解：利用放射性强度公式 /(1)(12),P t t T A N P e P λλ--==-=-其中为核素的产生率。 可知生成的56 Mn 的放射性强度为： /810/2.57988(12)510(12) 4.6610 4.6610t T A P Bq --=-=??-≈??次核衰变/秒=。 3-6已知镭的半衰期为1620a ,从沥青油矿和其他矿物中的放射性核素数目226()N Ra 与238()N U 的比值为73.5110-?，试求238U 的半衰期。

原子核物理2005年核物理试题A卷

兰州大学2005～2006学年第 1学期 期末考试试卷（A 卷） 课程名称： 原子核物理 任课教师： 胡碧涛 学院： 核科学与技术学院 专业： 核物理 年级： 2002 班级 核物理 姓名： 校园卡号： （共150分，请选其中的100分作答） 1．实验测得 241 Am 和 243 Am 的原子光谱的超精细结构由六条谱线组成，已知相应能级 的电子总角动量大于核的自旋，求241Am 和243Am 核的自旋。 （20分） 2．某放射性核素既有α放射性，又有β放射性，实验测得β放射性强度I β随时间t 的衰变如下表所示，试求考虑到两种衰变时，核素的半衰期。 （20分） t （min ） 0 1 2 4 6 8 I β 1000 795 632 398 251 159 3．α衰变和β衰变都会放出带电粒子，且半衰期都比较长，试分析他们半衰期长的物理原因。 （20分） 4．实验测得Sb 12051有a ）两组β ＋电子：0.52MeV , logfT 1/2=5.5; 1.70MeV , logfT 1/2=4.5。后者为至基态之跃迁；b)一条γ射线，其能量为1.18MeV ，属于E2型。给出各能级的自旋和宇称，并画出衰变纲图。 （20分） 5．实验测得Th 23290的低激发态的能量依次为49.8keV , 163keV , 333keV , 555keV , 试求他们的自旋和宇称，并确定他们向下γ跃迁的多极性。 （20分） 6．快中子照射铝靶时，能发生反应Mg p n Al 27 27 ),(，Al Mg Min T 27 46.9,27 2/1?? ???→?=-β。 已知铝的靶面积为2x5cm 2,厚度为1cm ，靶面垂直于中子束，铝靶经通量密度为 107cm －2s －1的快中子长期照射后，经过18.9min ，还有4.18x102μCi 的放射性，求该反应的截面。 （20分） 7．分析MeV 能区的γ射线与NaI 探测器的相互作用以及不同作用对所测的能谱的影响。 （20分） 8．我们知道目前已知的有四种相互作用：电磁相互作用、万有引力相互作用、弱相互走作用和强相互作用。请分析这四种相互作用与α、β和γ衰变得关系。 （10分）

原子核物理学

Triple p n -- 12C αααHoyle St. αα α 126 8228 Nuclear Chart >> N Z r -p r o c e s s 300 3000 ( 6000 ? E - + 288 2208 2 50 2050 82

ZeroDegree (old) RI 2007 fRC IRC SRC RRC RIPS RARF 1990-GANIL,GSI,MSU ~100MeV (C,O,Ar) RI-beam Factory 2007- (GSI Fair

ZeroDegree (old) RI 2007 fRC IRC SRC RRC RILAC RIPS RARF ZeroDegree BigRIPS TOF(F3-F7) [ns] Nb Y Tc Rh (Z=45) Ag In Sb I Xe Rb Br (Z=35) As Ga Cu Co Zr (Z=40)Mo Ru Pd Cd Sn (Z=50)Te Sr Kr Se Ge Zn (Z=30) Ni Fe 98Y 132Sn 10411791Br 76Zn 70Ni 82Ge A/Z=2.5 64Ni r-process path 124Sn 238U + Be(5mm) at 345 MeV/ , F1 : +-2mm, Brho : 76

M e V /c 2) Z Z 24Mg 24Al 24Si 24Na 24Ne 24F 24O 25Mg 25Al 25Si 25Ne 25F 25Na F+e -+ν 24Si ?24Al+e ++ν 24Si+e -?24Al+ν(

复旦大学基于加速器的原子物理及原子核物理实验室(国

复旦大学基于加速器的原子物理及 原子核物理实验室 (国家教委部门开放实验室)简介 杨 福 家, 汤 家 镛 本年度报告介绍"复旦大学基于加速器的原子物理和原子核物理实验室" 1995 年度的研究工作概况。作为国家教委 1990 年通过专家鉴定批准建立的部门开放实验室, 同时作为国家教委批准的物理学科人才培养基地, 本实验室目前有教授 12 位, 含中科院院士 2 位, 博士生导师 9 位，近年留校青年教师和工程技术人员共 12 位，其中 6位具有博士学位。恢复学位制度以来共培养博士 18 位, 硕士 63 位; 目前在读博士生 13 位, 硕士生 13 位, 毕业博士生中已有 7 位晋升高级职称。 本实验室于 1995 年 11 月通过国家计委和国家科委委托国家自然科学基金会组织的第一批国家重点实验室和部门开放实验室评估。同时, 本重点学科建设规划也已通过国家教委 211 工程项目预审和初审。评估意见认为, 本实验室的学术骨干队伍理论基础扎实、实践经验丰富、学术造诣较高、富有事业心和创新精神。拥有一支基础扎实、精力充沛、能打硬仗, 以博士为主的青年队伍。还拥有一批擅长于加速器运行、计算机管理、机械设计及维修的工程技术人员。 本实验室在国内较早地开辟基于加速器的原子物理这一新方向; 从核物理和核技术基础研究, 逐渐转向基于加速器的原子分子物理, 离子束分析的基础与应用研究, 及面向应用的理论原子物理和原子核物理研究。我们是国内利用加速器从事原子分子物理研究起步最早、研究 1

条件最好的单位之一; 在离子束分析方面有较强的优势, 并逐步向高能、重离子、微束方面发展, 已形成自己的特色; 在理论研究方面也做出了很好的成果。 本实验室的主要设备有 2×3MV 串列加速器 (NEC/9SDH-2), 3MV 静电加速器 (国产), 30kV 同位素分离器 (DANFYSIK/1080-30), 氩离子激光 (COHERENT/INNOVA-20), 环形染料激光器(COHERENT/699-21), X 荧光分析仪(RIX-3000, RIGAKU), 锗锂γ谱仪探测器, 高纯锗探测器, 其它多种核探测器和核电子仪器(CANBERRA,ORTEC), 智能化计算机多道, 各种型号的微机和工作站。已建成的实验管道和靶室有共线快束（负离子束、原子束、离子束) 激光光谱学实验管道和靶室, 电子-离子碰撞电离实验管道和靶室, 离子-原子、分子碰撞电荷交换实验管道和靶室, 热原子束与金属表面电荷交换实验装置。还有 keV 离子注入实验管道和靶室, 扫描质子微探针系统, MeV 离子注入和多种离子束分析实验管道和靶室, MeV 离子通用实验管道和装置, 超高真空离子束表面分析管道和靶室, PIXE 分析实验管道和靶室等。 本实验室自 70 年代中、后期开始参与国际交流, 开始持续不断地派代表参加国际系列会议, 如离子束分析(IBA) 会议, 固体中的原子碰撞 (ICACS) 会议, 小型加速器在研究和工业上的应用会议等, 对这一领域一些重要的方法学和相互作用研究作出了我们的贡献, 并得到了国际上的承认, 如在 IBA 会议上介绍了用于质子 X 荧光分析的按需束方法 (邀请报告); 高能氦离子在九种原子上的散射截面数据在国际会议上作了邀请报告后立即被收入 1995 年版的材料分析手册; 氢、氦等电子系列的电子-离子碰撞电离截面数据为国际原子能委员会所收录, 并以专文发表, 等等。这些事例说明我们有能力参与国际前沿研究的竟争, 并已作出具有国际水平的研究成果。复旦与上海原子核所曾联合主办了国际核微探针技术和应用会议(1994, 上海), 并将参与组织于 1997 年在北京召开的 ICACS-17 国际会议。本实验室所属学科点在历次评估中都名列前 2

原子核物理第二版 习题答案 杨福家 复旦大学出版社

第一章 1-3.试计算核素He和Li，并对比结合能之差别作讨论。 1-4.试计算Zr，Zr，Zr，三个核素的中子分离能；比较这三个分离能，可得出 什么重要结论？ 1-5.求出U的平均结合能；如果近似假定中等质量原子核的平均结合能为8.5MeV，试估计一个U核分裂成两个相同的中等原子核时，能放出多少能量？

1-6.试由质量半经验公式，试计算Ca和Co的质量，并与实验值进行比较。 1-7.利用质量半经验公式来推导稳定核素的电荷数Z与质量数A的关系式，并与β稳定线的经验公式作比较？ 1-8.试利用镜核（A相同，中子数N和质子数Z互换的一对核）N和C质量差以及质量半经验公式来近似估算原子核半径参量r。

1-11.在核磁共振法研究原子Mg的基态（Iπ=5/2+）的磁特性实验中，当恒定磁场的强度B0=5.4×103Gs以及高频磁场的频率为v=1.40MHz时，发现了能量的共振吸收，试求gI因子及核磁矩。 1-12.假定核电荷Ze均匀分布在两个主轴分别为a和c（c沿对称轴）的旋转椭 球内，试推导公式（1.6.6）。（Q=2 Z（c2-a2）） 5

第二章 2-1.核力有哪些主要性质？对每一种性质，要求举一个实验事实。 2-3.试计算从N 715O 816F 917中取出一个质子所需的能量；并进行比较，从中可得出什么结论？

2-4.由质量半经验公式估算O 17和F 17的基态质量差，并与实验值比较。（r0取 1.4fm ） 2-5.根据壳层模型决定下列一些核的基态自旋和宇称： He 23，Li 37，Mg 1225，K 1941，Cu 2963，Kr 3683，Sb 51123，Pb 82209.

原子核物理课后习题答案

1-2、用均匀磁场质谱仪，测量某一 单电荷正离子，先在电势差为1000V 的电场中加速。然后在0.1T的磁场中 偏转，测得离子轨道的半径为0.182m。试求： （1）离子速度 （2）离子质量 （3）离子质量数

1313132122.16. C C C (,)[(,1)(,)] =(,1)()(,)(,)[(1,1)()(,)] n n p S Z A M Z A m M Z A c Z A n Z A S Z A M Z A M H M Z A c =-+-?-+?-?=--+-从核中取出一个中子或质子，各需多少能量，试解释 两者有很大差别的原因。 解：从核中取出一个中子或质子需要的能量即的最后一个中子或质子的结合能 由1131312 =(1,1)()(,)(6,13) 3.028.071 3.1257.966 MeV (6,13)13.3697.289 3.12517.533 MeV C 7.966 MeV 17.533 MeV C C n p Z A H Z A S S ?--+?-?=+-==+-=∴从核中取出一个中子或质子需要的能量分别为和由于是奇偶核，从中取出一个中子变为，为偶偶核而从中取出一个质子12B >变为，为奇奇核，由于有稳定性规律：偶偶核>奇偶核奇奇核所以两者能量有较大的差别 2.20.任何递次衰变系列，在时间足够长以后，将按什么规律衰变？对于任何递次衰变系列，不管各放射体的衰变常量之间的相互 关系如何，其中必有一最小者，即半衰期最长者，则在时间足够长以后，整个衰变系列只剩下半衰期最长的及其后面的放射体，它们均按最长半衰期的简单指数规律衰减。 2.21.为什么在三个天然放射系中没有见到β+放射性和EC 放射性？ 由于只有β稳定线右下部的核素即缺中子核素具有β+放射性和EC 放射性。而三大天然放射系的母体都是具有β稳定性的核，有α放射性，α衰变后质子数和中子数都减少2，而具有β稳定性核素的中质比随着质量数增加而增加，因而三大天然放射系中的核素不会有缺中子核，因而在三个天然放射系中没有见到β+放射性和EC 放射性。