核辐射物理电子讲义第一章

核辐射物理及探测学

辐射的定义（R a d i a t i o n）:

以玻或运动粒子的形式向周围空间或物质发射并在其中传播的能量（如声辐射、热辐射、电磁辐射、α辐射、β辐射、中子辐射等）的统称。

通常论及的“辐射”概念是狭义的，它不包括无线电波和射频波等低能电磁辐射，也不包括声辐射和热辐射，而仅是指高能电磁辐射（光辐射）和粒子辐射。这种狭义的“辐射”又称为“射线”。

按照其来源，辐射（射线）可以分为核辐射、原子辐射、宇宙辐射等，又可分为天然辐射、人工辐射等。

按照其荷电情况和粒子性质，辐射（射线）又可分为：带电粒子辐射，如α、p、D、T、±π、±μ、±e等；中性粒

子，如n、ν、?π等；电磁辐射，如γ射线和X射线等。

课程介绍：

核辐射物理及探测学是工程物理系本科生的一门主干专业基础课。本课程要使学生对于核辐射物理学、辐射探测器的原理、性能和应用以及探测辐射的基本理论与方法具有深入明确的了解，并具有创造性地灵活应用的能力。经过后续实验课的学习，学生在辐射探测实验技术方面将进一步获得充分的训练。

核辐射物理及探测学是一门内容非常丰富与科学实验关系极其密切的课程。核辐射物理涉及原子核的基本性质、各种辐射的产生、特征，辐射与物质的相互作用及微观世界的统计概率特性等，是核科学及核工程的基础。辐射探测学是近百年来核科学工作者在实践中发明、发展的探测器与探测方法的归纳和总结。通过课程学习应当培养学生掌握如何从实际出发分析问题、解决问题，以及如何综合应用基础理论和所学的各种知识的思维方法和能力，本课程中讲授的核辐射物理、辐射探测器与探测方法方面的知识，将为学生将来从事核能与核科学科研、生产、管理等工作打下良好的基础。

本课程主要由三部分组成：

（1）核辐射物理学。（第一章～第六章）这既是辐射探测的物理基础，又是其他专业课的基础。

22学时

（2）辐射探侧器件与装置的原理、性能和应用。（第七章～第十章）26学时

（3）探测辐射的理论和方法。（第十一章，第十二章）16学时

教科书：《核辐射物理与探测学》（讲义）陈伯显编著

《致电离辐射探测学》（讲义）安继刚编著

参考书：《原子核物理实验方法》复旦,清华,北大合编出版社：原子能出版社

《辐射探测与测量》(美)格伦F.诺尔著出版社：原子能出版社

《N u c l e a r R a d i a t i o n P h y s i c s》 R a l p h E. L a p p a n d H o w a r d L. A n d r e w s, P r e n t i c e-H e l l, I n c, E n d l e w o o d C l i f f s, N e w J e r s e y, 1997.

第1章 原子核的基本性质

1.1 原子核的组成及其稳定性 1.为什么不能由质子和电子组成？ 氦核的大小 d =λ2

，fm d 5≈，所以

fm 10=λ

由不确定关系

fm c

cfm MeV fm c hc h p 124101240=??≥λ=λ=

由相对论方程

()()

2

202

2c m pc E +=

()

2

pc ≈

所以MeV pc E

124=≈不成立，从原子核的自旋也无法解释。

2.常用术语

1)核素（n u c l i d e ）―特定中子、质子数；特定的能态(一般为基态)。 2)同位素(i s o t o p e s )―相同的质子数Z 。

如氧的三种天然同位素O

O O 18

8178168,,。其天然含量的百分比即同位素的丰度分别为

%.205.0%,039.0%,756.99=ρ

各种元素的同位素丰度可由手册查得。

3)同中子异荷素（i s o t o n e s ）—相同的中子数N ，如163115163014,P Si 。

4)同量异位素（i s o b a r ）—相同的核子数A ，如Y Sr 90

399038,。 5)同质异能素（i s o m e r ）―中子数质子数相同，但能态不同。 同质异能素所处状态为同质异能态即较长的激发态。如Sr m

8738的半衰期为2.81小时，为Sr 87

38的同质异能素。

6)偶A 核－ 偶偶核（e -e 核）；奇奇核（o -o ）核； 奇A 核－偶奇核（e -o 核）；奇偶核（o -e ）核。 3.核素图

什么是核素图？即Z （质子数）-N （中子数）的直方图。 其特点：

１).核素图包括300多个天然存在的核素（其中稳定核素280多个，放射性核素30多个及1600多个人工放射性核素。

２).稳定同位素几乎全落在一条光滑的曲线，稳定曲线在轻核靠近N Z =线，而对重核则偏离N Z =线。 3).偏离稳定曲线上方的核素为丰中子，易发生-

β衰变；下方的核素为缺中子，易发生+

β衰变。 1.2原子核的大小

根据测量方法有核力半径和电荷分布半径，有如下关系：

10A r R =()fm A 3130.020.1±= （电荷半径）

()fm A

3

110.040.1±= （核力半径）

1.3原子核的结合能 1.结合能的概念：

当若干质子和中子结合成一个核时，由于是核力的作用，将释放一部分能量叫结合能。以

m 表示原子核的质量，

p m 表示质子的质量，n m 表示中子的质量，B 表示结合能，则有

2

c B

Nm Zm m n p -+=

以原子质量M 表示，且忽略原子的结合能，则

2

c B Zm Zm Nm M e p n -++=

即可得到比结合能A

B

，（Z N A +=

）：

()A

c Zm Zm Nm A B

e p n 2?++=.

而得到比结合能曲线。比结合能小即核之间结合较松，比结合能大即核之间结合较紧，指出了核能的基本原理。 2.质量亏损与质量过剩

原子核的质量总是小于组成它的所有核子的质量之和。例如，He 核的质量比组成它的两个质子和中子质量之和要

小。两者之差为

()4,222m m m m

n p -+=?。

组成原子核的Z 个质子和()Z A -个中子的质量和与该原子核质量之差称为该原子核的质量亏损(M a s s D e f e c t )()A Z m ,?：

()()()A Z m m Z A Zm A Z m n p ,,--+=?

式中()A Z m ,为质量数为A ，质子数为Z 的核质量。在计算中，略去电子结合能的差别，以原子质量()

A Z M ,代替核质量：

()()

()()A Z M m Z A H ZM A Z m n ,,--+=1? 对于

He 核

()

()

()4,2224,21M m H M m n -+=?MeV u 30.28030379.0==

所有的核都存在质量亏损，即(

)

0,>?A Z m 。 为了计算方便，定义：

()()[]

2,,c A A Z M A Z ?-=?

为质量过剩（或称质量盈余）（M a s s E x c e s s e s ),()

A Z ,?的单位为MeV 。在常用手册中，给出()A Z ,?而求出原子质量： ()()5016.931,,A Z A A Z M ?+=。

一些核素的值和原子质量

Li N Fe Pb

3.比结合能曲线

原子核的结合能()A ,Z B 除以质量数A 所得的商，称为平均结合能或比结合能， 即 ()()A A ,Z B A ,Z =ε 比结合能ε的单位是Nu MeV

，Nu 代表核子。比结合能的物理意义为原子核拆散成自由核子时，外界对每个核子

所做的最小的平均功。或者说，它表示核子结合成原子核时，平均一个核子所释放的能量。因此，ε表征了原子核结合的松紧程度。ε大，核结合紧，稳定性高；ε小，结合松，稳定性差。

从图1-4可见, 比结合能曲线两头低、中间高，换句话，中等质量的核素的A B

比轻核、重核都大。比结合能曲

线在开始时有些起伏，逐渐光滑地达到极大值（约8兆电子伏）,然后又缓慢地变小。

当结合能小的核变成结合能大的核，即当结合得比较松的核变到结合得紧的核，就会释放能量。从图1-4可以看出, 有两个途径可以获得能量：一是重核裂变，即一个重核分裂成两个中等质量的核；一是轻核聚变。人们依靠重核裂变的原理制造出原子反应堆与原子弹，依靠轻核聚变的原理制造出氢弹和人们正在探索的可控聚变反应。由此可见，所谓原子能，主要是指原子核结合能发生变化时释放的能量。

从图1-4 还可见，当30

C 12

、O 16、Ne 20和Mg 24等偶偶核，并且有Z N =。这表明对于轻核可能存在α粒子的集团结构。

4. 原子核最后一个核子的结合能

原子核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。也就是从核中分离出

一个核子所需要给予的能量。显然，质子与中子的分离能是不等的。

最后一个质子的结合能定义为

()()()()[]

2111c A ,Z M H M A ,Z M A ,Z S p -+--≡

()()

()A ,Z H A ,Z ???-+--=111 或 ()()()11---=A ,Z B A ,Z B A ,Z S p 最后一个中子的结合能定义为

()()()[]21c A ,Z M m A ,Z M A ,Z S n n -+-≡

()()()A ,Z n A ,Z ???-+-=1

或 ()()()1--=A ,Z B A ,Z B A ,Z S n 原子核最后一个核子的结合能的大小，反映了这种原子核对邻近的那些原子核的稳定程度。 5. 核结合能的经验公式－核的液滴模型

核模型即提出各种模型来解释各种核现象，如结合能、核力、核衰变、核反应等。液滴模型即最早用来解释比结合能的模型。原子核的比结合能

p sym C S V B B B B B B ++--=。

其中：V B 为体积能项。与水滴一样，它正比于其体积

331033434??? ?

?π=π=∝A r R V B V 所以 A a B V V =。

S B 为表面能项。表面核的核力没有饱和。表面的结合能要结合弱，要从体结合能减去一部分

2

3102

44??

? ??π=π=∝A r R S B S , 所以

3

2

A

a B S S =。

C B 为库仑能项。核内有Z 个质子，它们之间为库仑斥力，使结合能变小，为负项。由电场力作功可求得

3

12-=A

Z a B C C 。

s y m B 为对称能项。反映核内的中子数与质子数是否相等，若它们相等时为零，

()12--=A N Z a B sym sym 。

P B 为对能项。由核中Z N ,的奇偶性确定，不同的奇偶性的核有不同的对能项。

2

1-A a P 偶偶核

=P B ０ 奇偶核

2

1--A

a P 奇奇核。

且由实验求出：

MeV a MeV a MeV a MeV a MeV a P sym C S V 2.11,2.23,72.0,3.18,8.15=====

1.4 核力及核势垒

1.核力的特点：短程力；饱和性；吸引力（排斥芯）；强相互作用。

2.核力的介子理论：

1935年，日本汤川秀树提出了核子的介子理论。核子间通过交换介子而发生相互作用。就如电磁相互作用通过交换光子而发生相互作用一样。可由核力的作用范围及不确定关系估计介子质量的量级约为电子的200多倍。

e m m m 3.273==+-ππ； e m m 2640

=π。

3.原子核的势垒

α粒子与原子核作用过程的势能曲线，()r r V ~的关系。其中

αR R R N +=。

当R r >，核力为零，仅为库仑势位，称为库仑势垒；

当R r

=，势垒最高，为库仑势垒高度()R V c

??

?

??+π=

31

31204241)(A Ze r R V c

当N R r R >>.，核力大大超过库仑力，势能迅速下降并改变符号。 当N R r <，α粒子进入靶核，合力为零，势能为常数值0V ,称为势阱深度。

量子力学中的穿透势垒的概率在经典力学中是难以解释的。在量子力学中，能量E 大于()R V c 的入射粒子有可

能越过势垒，但也可能被反射回来。而能量小于()R V c 的粒子有可能被势垒反射回来，也有可能穿透势垒进入核势

阱，这种效应称之为隧道效应。

1.5 原子核的自旋与磁矩 1. 原子核外电子的状态量子数

玻尔成功地用量子化理论解释了原子光谱的结构，玻尔的创造性工作对现代量子力学的建立具有深远的影响，但是，玻尔假定电子处于定态时不辐射能量与经典理论不相符；量子化引进也没有理论的解释。在量子力学中得到圆满的解决，这些量子化条件是薛定谔方程必然得出的结果。

薛定谔方程 ()022

2=-+?ψψU E m

，即对于质量为m 并在势能为U 势场中运动的一个粒子来说，有一个波函数()z y x ,,ψ

与这个粒子的稳定状态相联系，这个波函数满足薛定谔方程。这个方程的每一个解，表示一个粒

子运动的某一个稳定状态，与这个解相应的常数E ，就是粒子在这个稳定状态的能量。

在氢原子中，势能函数为 r e U 2-=

其薛定谔方程为 02222=???

? ??+

+?ψψr e E m 求解这个方程，可以得到下述结论： （1）能量量子化，E 的本征值为

224

2

n me E -

=， ,....,,n 321= （2）轨道角动量的量子化，只有角动量为

() 1+=

l l L ， .n ,...,,,l 1210-=时才有解，

电子轨道角动量的最小值为零，为氢原子基态轨道角动量实验所证实。 （3）空间量子化

空间量子化是电子空间概率分布的一个组成部分，此时，轨道角动量的z 分量须满足量子化条件。其解取 m L z =， l m ±±±=,....,,210。

（４）电子除轨道运动外，还作自旋运动。它具有固有的自旋角动量（角动量的一种）,所以，又称内禀角动量。且有 () 1+=s s S ， 2

1=s 。

自旋在z 方向的投影 s z

m S =，，21±=s m

即它在z 方向的投影只能取2

-

和2

两个值之一。s m 叫做自旋量子数，是第四个量子数。也称作自旋。

2. 原子核外轨道电子的角动量和磁矩

()

B s l s l g g μμμμ+=+=

其中：()1+=

l l L ，()1+=

s s S

；

朗得因子1=l

g ，2=s g 。

3.原子核的自旋（角动量）

由各个核子的轨道角动量和自旋共同确定。可分为： j j

-耦合 ∑=i

i j ， i

i i s l j +=

S L -耦合。+= ∑∑==i

i

i

i s S l L ,

原子核的自旋（角动量）

() 1+=

I I ； z z m I =，..,....,I I I I m z -+--=11

4.原子核的磁矩 1).核子的自旋磁矩

由于核子为自旋为2

1的费米子，因此核子也有相应的自旋磁矩。

根据最新实验数据，质子的自旋磁矩为

()N N s ,p s ,p .S g μμμ679284739

2== 所以 58575.,=s p g

其中 c

m e p N 2 =

μ为核磁子

中子的自旋磁矩为

()N N s ,n s ,n .S g μμ51930428

1-== 所以

83613.,-=s n g

如果核子也像电子一样是点粒子，按狄拉克方程可得出

2,=s p g （质子）；0,=s n g （中子）

说明质子不是一个基本粒子，它有内部结构。中子为中性粒子，具有磁矩，说明其内部也有电荷，其内部也有结构。用现代核子的夸克模型可得到

N p μ=μ786.2， N n μ-=μ786.1 与实验值很相近。 2).原子核的磁矩

原子核的磁矩等于核内所有质子的轨道磁矩与所有核子自旋磁矩的矢量和。 即

()

N A i

i s N i l N S g l g μ+=μ∑,, 其中0=l n g ,

若原子核的自旋为，其磁矩及其在Z 方向的投影

N I I g μ=μ； N I I z

I m g μμ=,

式中：I g 为原子核的朗得因子，反映原子核内核子的运动状态。。

核子的磁矩象角动量一样可以互相抵消。以氘核为例，氘核的基态是s 态，即轨道角动量为零，仅由质子和中子的内禀角动量确定， N p

μμ79285.2=， N n μμ91304.1-=

它们之和为N μ87981.0，但其实验值为N μ85748.0。说明氘核的基态并不完全是s 态。 5.原子核的电四极矩

原子核是一个具有电荷分布的带电体。在电多极展开中，电四极矩是一个重要的物理量，它反映了原子核的形状，又描述了原子核与有梯度的外电场之间相互作用。对任意带电体系，在r 处的电势为 ()

()

???+-ρ+ρ+ρ=

????dV r z r

zdV r dV r r 223231

11 式中r 为核内某一点到原子核电荷中心的距离，z 为r 在对称轴上的投影。

对原子核而言，电偶极矩恒为零，电四极矩就成为十分重要了。假如原子核是一椭球，对称轴的半径为c ，另外两个半径为a ，那么核的电四极矩为 ()

225

2a c Z Q -=

显然，球形核的电四极矩为零，长椭球的核0>Q ，扁椭球的核0

1.6 原子核的统计性质

微观粒子的全同性：对微观粒子，描述起状态是用波函数，它只能预言在何时何地粒子出现的概率，而不能给出每个粒子的运动轨迹，因而不可能分辨同类微观粒子。

对于由同类微观粒子组成的多粒子体系，可以用一波函数来描述

()?????????,,,,,2,1j i ψ

ij p 表示体系中第i 个粒子和第j 粒子交换的变换，即

ij P ()?????????,,,,,2,1j i ψ＝()?????????,,,,,2,1i j ψ

由于粒子的全同性，交换前后的波函数应描述体系的同一量子态，其差别最多只能相差一个常数λ，也就是

ij P ()?????????,,,,,2,1j i ψ＝()?????????,,,,,2,1i j ψ＝λ()?????????,,,,,2,1j i ψ

再交换这对粒子，则可得出

ij ji P P ()?????????,,,,,2,1j i ψ＝()?????????,,,,,2,1j i ψ

＝?λ 2

()?????????,,,,,2,1j i ψ

这表示12

=λ

。由此得出1±=λ。

对1+=λ，即()?????????,,,,,2,1j i ψ

＝＋()?????????,,,,,2,1i j ψ为对称波函数。具有整数自旋的粒子

所组成的体系总是用对称波函数描述，她们遵从玻色－爱因斯坦统计法，凡是遵从该统计法的粒子称为玻色子如光子（1=s

），π介子（0=s ）。

对1-=λ

，即()?????????,,,,,2,1j i ψ＝－()?????????,,,,,2,1i j ψ为反对称波函数。具半整数自旋的粒

子所组成的体系总是对称波函数，她们遵从费米－狄拉克统计法，凡是遵从该统计法的粒子称为费米子如电子，中子，质子，夸克（均为21=s

）。

对费米子须服从泡利不相容原理：两个全同费米子不可能同处在完全相同的单粒子态中。对玻色子，则没有这一限制。

原子核由质子和中子组成，质子和中子都是费米子。原子核也可以看成全同粒子。当质量数为偶数时，原子核的自旋为整数，我们把这一类原子核看成玻色子，如α粒子，N

14

核等。对质量数为奇数时，原子核的自旋为半整数，则

为费米子，如He 3

，Al 27等核。

1.7原子核的宇称

1.空间反演不变性和宇称守恒

空间反演表示变换r r

-→。如果r 与某一坐标轴相重(如y 轴), 空间反演变换就成为与该轴垂直的镜面反射变

换。空间反演下物理规律的不变性与它的镜像过程服从相同的物理规律等价。在宏观世界中，空间反演下物理规律，如牛顿力学、麦克斯韦方程组等，在空间反演变换下是不变的。遵守相同的物理规律，但没有相应的守恒定律并得出相应的守恒量。

经典物理中空间反演不变性示例:中空螺旋导管中α射线的偏转，说明在宏观现象中互为镜象的两个过程都遵循同样的经典物理规律：

H

v c q F ?=

和 qH

mvc =ρ 宇称的概念是微观世界中所特有的，它是微观体系在空间反演变换下具有对称性时，所相应的守恒量。设N 个微观粒

子体系的波函数),,,(21N r r r ψ, 如果它是空间反演算符 P

的本征态, 则有 ),,,(),,,(),,,(?212121N N N

r r r p r r r r r r P ψψψ=---=

再变换一次

),,,(),,,(),,,(?21221212

N N N r r r p r r r r r r P

ψψψ==

这表明 P

的本征值。

1p ±= 对于p =+1的情况,即;)

,,,(),,,(2121N N r r r r r r ψψ=---

我们称这波函数具有正的（或说偶的）宇称，也就是该体系的宇称为正。 对于p =-1的情况,即;)

,,,(),,,(2121N N

r r r r r r ψψ-=---

我们称这波函数具有负的（或说奇的）宇称，也就是该体系的宇称为负。

所谓宇称守恒，即一个孤立系统的宇称，奇则永远为奇，偶则永远为偶。它的值不随时间改变，即此微观体系的宇称保持不变。

原子核是由中子和质子组成，它的状态可以近似地用中心力场中独立运动的诸核子的波函数的乘积来描写，

N ψψψψ...21=。各个粒子的轨道角动量分别为n l l l ,,,21 , 则这体系的的总宇称为n

l l l +++- 21)

1(。

作为微观粒子，还应该有内禀宇称，它和粒子内部结构有关。其宇称可由核素性质表查得，例如质子、中子、电子等的内禀宇称为偶，即1+=π(内禀宇称在粒子物理中常用P 表示, 在核物理中宇称和内禀宇称常用π表示), 而另

一些粒子, 如π介子、光子等, 其内禀宇称为奇, 即1-=π。如果考虑到粒子的内禀宇称，上述n 个粒子体系的总

宇称π为 n l l l n +++-= 21)1(21ππππ

综合原子核的自旋和宇称，以

H

的衰变图为例，H 3的基态的自旋和宇称

()

+

21，

He 3

的基态的自旋和宇称同样

为

()

+

21

。实际上，其守恒条件提供了选择的条件。强作用与电磁作用中宇称守恒性.由量子力学可以证明，宇称守恒

与镜像变换的不变性等价。 2. 弱作用中宇称守恒的破坏

在1956年以前，由于在宏观世界中，物理规律在空间反射变换下是不变的，因而很自然地把这一结论推广到微观世界中，即认为微观世界中宇称是守恒的。 1956年，李政道和杨振宁在分析τ

θ

-疑难时指出，宇称守恒在强作用和电磁作用中是经过实验检验过的，而在弱作用中却没有经过实验的检验，因此τ

θ-疑难是由于在弱作用情况下宇称不

守恒引起的，并建议用Co 60

的衰变实验进行检验。１９５７年，吴健雄等人进行了这一实验，并证实了这一结论。

τ

θ

-疑难与李－杨假说:

我们已经讨论过，宇称守恒是指一个孤立体系的宇称不随时间变化，即在核衰变，核反应前后，系统的宇称不变。 长期以来，在微观世界中，宇称守恒问题，并没有引起人们的怀疑。但是在1956年的前几年出现的τ

θ-疑难，使

物理学家困惑不解，一些物理学家开始怀疑宇称守恒的普遍性。

实验发现，+

τ

介子和+

θ

介子的一切性质都相同，并且总是同时产生，在K 介子衰变中占固定的比例（下表）。因

此，我们自然想到，它们是同一粒子，只是衰变方式不同而已。但是，根据宇称守恒，+

θ应为偶宇称，+

τ

应为奇宇

称。现分析如下。τ,θ和π介子自旋均为零。对+

θ的衰变

0ππθ

+→++

由角动量守恒，0ππ++

的总角动量J ＝0，则它们的相对运动角动量0=l ，衰变后的宇称f π，

1)1)(1)(1()1(00+=---=-??=+l f

πππππ

如果宇称守恒，衰变前后系统宇称相等，即f i ππ=，则可得+θ的宇称为偶。

+

+

对于+τ的衰变 -+++π+π+π→τ

仍有0=l

，则

11)1)(1)(1)((1)(0-=----=-???=-++l f

πππππππ

如果宇称守恒，则可得+

τ为奇宇称。

根据这些分析，可以认识到，如果认为宇称守恒是普遍成立的，只能判定+

τ

与+

θ

不是同一种粒子，这与前面有

它们的质量、寿命等性质相同而认为是同一粒子看法矛盾。这就是五十年代中期产生的θτ

-疑难。

解决θ

τ

-疑难的办法只有有两种：

1)认为+

θ，+

τ是一种粒子，宇称在这种衰变中不守恒；

2)宇称守恒是普遍成立的，+θ，+τ是两种粒子。

李政道和杨振宁认真研究了这一问题。他们分析，在强相互作用和电磁相互作用中宇称守恒性得到了广泛的验证；但在弱相互作用中，从来没有验证过宇称的守恒性，只是简单的推论而已。他们提出了弱相互作用中宇称不守恒的假说，认为θτ-疑难正是弱相互作用中宇称不守恒的表现。他们建议，可以通过测量极化的 Co 60 核的 -β 衰变来检验宇称的守恒。

极化核Co 60的β衰变实验，由吴健雄设计和做的实验。

设一原子核Co 60，它的自旋向上，则它的镜象自旋向下。当沿着自旋的反方向发射β粒子时，其镜象过程就沿着自旋方向发射β粒子。如果β衰变时宇称是守恒的，上述过程都能实现，因而原子核沿着自旋的方向和沿着自旋的反方向发射β粒子的概率应该一样。而试验结果后者大于前者，证明β衰变宇称是不守恒的。

七.思考题

1.如何用玻粒二象性及相对论关系论述原子核为什么必须由质子－中子组成？

2.元素、核素、同位素等的定义有何差别？

3.在有关原子核的结合能的概念中，结合能、比结合能、质量亏损、质量过剩之间有什么关系？

4.原子核的核力半径与电荷半径其区别在哪里？

5.α粒子的核子作用势和中子的核子作用势有什么差别？其库仑势垒的高度各为多少？

6.试画出角动量量子数分别为3,2,1=l

时的轨道角动量及其分量的示意图。

7.质子、中子和电子的自旋都为21，且已知核N 147的自旋为0，试证明原子核不可能由电子和质子组成，但可以

由质子和中子组成。

8.什么是玻色子和费米子，哪一种须遵循泡利不相容原理？光子、中子、质子、电子及α粒子个属于哪一类？ 9.试分析τ-θ疑难的由来及如何用实验证明弱相互作用中的宇称不守恒。

物理步步高大一轮复习讲义第一章 第1讲

考点一对质点、参考系和位移的理解 1．质点 (1)用来代替物体有质量的点叫做质点． (2)研究一个物体的运动时，如果物体的形状和大小对问题的影响可以忽略，就可以看做质点． (3)质点是一种理想化模型，实际并不存在． 2．参考系 (1)参考系可以是运动的物体，也可以是静止的物体，但被选为参考系的物体，我们都假定它是静止的． (2)比较两物体的运动情况时，必须选同一参考系． (3)选取不同的物体作为参考系，对同一物体运动的描述可能不同．通常以地球为参考系．3．位移 (1)定义：表示质点的位置变动，它是质点由初位置指向末位置的有向线段． (2)与路程的区别：位移是矢量，路程是标量．只有在单向直线运动中，位移的大小才等于路程． [思维深化] 判断下列说法是否正确． (1)只有质量和体积都很小的物体才能看成质点．(×) (2)平动的物体都可以看做质点，而转动的物体不能看做质点．(×) (3)参考系可以任意选取，但一般遵循描述运动方便的原则．(√) (4)当一个物体做竖直上抛运动返回原抛出点时，位移的大小等于上升高度的两倍．(×) 1．[对质点的理解]以下情景中，人或物体可以看成质点的是()

A．研究一列火车通过长江大桥所需的时间 B．乒乓球比赛中，运动员发出的旋转球 C．研究航天员翟志刚在太空出舱挥动国旗的动作 D．用GPS确定打击海盗的“武汉”舰在大海中的位置 答案 D 解析长江大桥虽长，但火车长度与之相比不能忽略，不符合“物体的大小或形状对研究的问题没有影响，或者对研究问题可以忽略时，物体就可以看做质点”的条件，选项A错误；既然是“旋转球”，就是要研究球的旋转的，如果把它看成质点，则掩盖了其旋转的特点，故不能把它看做质点，选项B错误；研究航天员翟志刚在太空出舱挥动国旗的动作时，突出的是看清“挥动国旗的动作”，不能把翟志刚看成质点，选项C错误；用GPS确定“武汉”舰在大海中的位置时，突出它的“位置”，可以把“武汉”舰看成质点(船的大小与大海相比，其大小可以忽略)，故选项D正确． 2．[对参考系的理解](多选)从水平匀速飞行的直升机上向外自由释放一个物体，不计空气阻力，在物体下落过程中，下列说法正确的是() A．从直升机上看，物体做自由落体运动 B．从直升机上看，物体始终在直升机的后方 C．从地面上看，物体做平抛运动 D．从地面上看，物体做自由落体运动 答案AC 3．[对质点、参考系和位移的理解]在“金星凌日”的精彩天象中，观察到太阳表面上有颗小黑点缓慢走过，持续时间达六个半小时，那便是金星，这种天文现象称为“金星凌日”，如图1所示．下面说法正确的是() 图1 A．地球在金星与太阳之间 B．观测“金星凌日”时可将太阳看成质点 C．以太阳为参考系，金星绕太阳一周位移不为零 D．以太阳为参考系，可以认为金星是运动的 答案 D 解析金星通过太阳和地球之间时，我们才看到金星没有被太阳照亮的一面呈黑色，选项A

《材料物理》 课程教学大纲

《材料物理》课程教学大纲 一、课程名称（中英文） 中文名称：材料物理 英文名称：Physics of Materials 二、课程代码及性质 课程代码:0801142 课程性质:专业基础课、专业必修课 三、学时与学分 总学时：40（理论学时：40学时；实践学时：0学时） 学分：2.5 四、先修课程 大学物理、材料科学基础 五、授课对象 本课程面向材料科学与工程专业、功能材料专业学生开设。 六、课程教学目的（对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用） 本课程的教学目的: 1、掌握材料物理（能带论、晶格振动、材料磁性）的基本理论,具备解决和分析问题的能力； 2、掌握功能材料的物理（电学、热学、磁学、光学）现象与本质规律，培养学生开发新型功能材料的能力； 3、了解功能材料的发展趋势和动态,培养学生学习新知识的能力。

七、教学重点与难点： 教学重点： 影响材料物理性质的基本理论。晶体结合、能带论、晶格振动与热学性质、

材料的磁性 教学难点： 能带论、材料的磁性、材料的介电性、超导电性 八、教学方法与手段： 教学方法： (1)以课堂讲授为主,阐述该课程的基本内容,保证主要教学内容的完成; (2)从材料的物理性质及物理现象为引导、探讨产生光、电、磁的材料物理本质，掌握重要的理论。。 教学手段： (1)运用现代教学工具,在课堂上通过PPT讲授方式,实现图文并茂,形象直观; (2)强调研究思路的创新过程，注重理论与实践相结合。每一个基本理论学习介绍后再增加介绍其带来新功能材料与器件的研究突破，引导学生的学习兴趣。 九、教学内容与学时安排 （1）总体安排 教学内容与学时的总体安排，如表2所示。 （2）具体内容 各章节的具体内容如下： 绪论（2h） 第一章晶体结构（4h） 1.1 晶格的周期性 1.2晶格的对称性 1.3 倒格子 1.4 准晶 第二章晶体结合 (4h) 2.1晶体结合的普遍描述 2.2 晶体结合的基本类型及特性

核辐射物理与探测学课后习题

第一章 原子核的基本性质 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？ 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？ 1-5 已知()()92,23847.309,92,23950.574MeV MeV ?=?= ()()92,23540.921,92,23642.446MeV MeV ?=?= 试计算239U ，236U 最后一个中子的结合能。 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。 第二章 原子核的放射性 2.1经多少半衰期以后，放射性核素的活度可以减少至原来的3%,1%,0.5%,0.01%? 2.7 人体内含%18的C 和%2.0%的K 。已知天然条件下C C 1214与的原子数之比为12102.1，C 14的573021=T 年；K 40的天然丰度为%0118.0，其半衰期a T 911026.1?=。求体重为Kg 75的人体内的总放射性活度。 2-8 已知Sr 90按下式衰变： Zr Y Sr h a 90 64,901.28,90??→????→?--ββ(稳定) 试计算纯Sr 90放置多常时间，其放射性活度刚好与Y 90的相等。 2-11 31000 cm 海水含有g 4.0K 和g 6108.1-?U 。假定后者与其子体达平衡，试计算31000 cm 海水的放射性活度。 第三章 原子核的衰变 3.1 实验测得 Ra 226 的α能谱精细结构由()%95785.41MeV T =α和()%5602.42 MeV T =α两种α粒子组成，试计算如下内容并作出Ra 226衰变网图（简图） （1）子体Rn 222核的反冲能； （2）Ra 226的衰变能； （3）激发态Rn 222发射的γ光子的能量。 3.2 比较下列核衰变过程的衰变能和库仑位垒高度： Th He U 2304234+→； Rn C U 22212234+→； Po O U 21816234+→。

2014《步步高》物理大一轮复习讲义第一章专题一

专题一运动图象、追及相遇问题 考纲解读 1.理解匀变速直线运动的x－t图象、v－t图象，并会用它们解决问题.2.掌握追及与相遇问题的特点以及解决这类问题的一般方法． 1．[对位移图象的理解]一遥控玩具汽车在平直路上运动的位移—时间图 象如图1所示，则() A．15 s内汽车的位移为300 m B．前10 s内汽车的加速度为3 m/s2 图1 C．20 s末汽车的速度为－1 m/s D．前25 s内汽车做单方向直线运动 答案 C 解析因为是位移—时间图象，15 s末的位移为30 m，前10 s内汽车的速度为3 m/s，加速度为零，A、B均错；20 s末的速度v＝－1 m/s，C正确；由x－t图线的斜率表示速度可知汽车在0～10 s沿正方向运动，10 s～15 s静止，15 s～25 s沿负方向运动，D 错．

2. [对速度图象的理解]亚丁湾索马里海域六艘海盗快艇试图靠近中 国海军护航编队保护的商船，中国特战队员发射爆震弹成功将 其驱离．假如其中一艘海盗快艇在海面上运动的v－t图象如图 2所示，设运动过程中海盗快艇所受阻力不变．则下列说法正 确的是() A．海盗快艇在0～66 s内从静止出发做加速度增大的加速直线运动图2 B．海盗快艇在96 s末开始调头逃离 C．海盗快艇在66 s末离商船最近 D．海盗快艇在96 s～116 s内做匀减速直线运动 答案 B 解析在0～66 s内图象的斜率越来越小，加速度越来越小，故海盗快艇做加速度减小的加速运动，A错误；海盗快艇在96 s末，速度由正变负，即改变运动的方向，开始掉头逃跑，此时海盗快艇离商船最近，B正确，C错误；海盗快艇在96 s～116 s内，沿反方向做匀加速运动，D错误． 考点梳理 1．x－t图象 (1)物理意义：反映了物体做直线运动的位移随时间变化的规律． (2)斜率的意义：图线上某点切线斜率的大小表示物体速度的大小，斜率正负表示物体 速度的方向． 2．v－t图象 (1)物理意义：反映了做直线运动的物体的速度随时间变化的规律． (2)斜率的意义：图线上某点切线斜率的大小表示物体在该点加速度的大小，斜率正负 表示物体加速度的方向． (3)“面积”的意义 ①图线与时间轴围成的面积表示相应时间内的位移的大小． ②若面积在时间轴的上方，表示位移方向为正；若此面积在时间轴的下方，表示位移方 向为负． 3．[利用v－t图象分析追及问题]两辆游戏赛车a、b在两条平行的直车道上行驶．t＝0时两车都在同一计时线处，此时比赛开始．它们在四次比赛中的v－t图如图所示．则下列图对应的比赛中，有一辆赛车能够追上另一辆的是 ()

核辐射物理电子讲义第一章

核辐射物理及探测学 辐射的定义（R a d i a t i o n）: 以玻或运动粒子的形式向周围空间或物质发射并在其中传播的能量（如声辐射、热辐射、电磁辐射、α辐射、β辐射、中子辐射等）的统称。 通常论及的“辐射”概念是狭义的，它不包括无线电波和射频波等低能电磁辐射，也不包括声辐射和热辐射，而仅是指高能电磁辐射（光辐射）和粒子辐射。这种狭义的“辐射”又称为“射线”。 按照其来源，辐射（射线）可以分为核辐射、原子辐射、宇宙辐射等，又可分为天然辐射、人工辐射等。 按照其荷电情况和粒子性质，辐射（射线）又可分为：带电粒子辐射，如α、p、D、T、±π、±μ、±e等；中性粒 子，如n、ν、?π等；电磁辐射，如γ射线和X射线等。 课程介绍： 核辐射物理及探测学是工程物理系本科生的一门主干专业基础课。本课程要使学生对于核辐射物理学、辐射探测器的原理、性能和应用以及探测辐射的基本理论与方法具有深入明确的了解，并具有创造性地灵活应用的能力。经过后续实验课的学习，学生在辐射探测实验技术方面将进一步获得充分的训练。 核辐射物理及探测学是一门内容非常丰富与科学实验关系极其密切的课程。核辐射物理涉及原子核的基本性质、各种辐射的产生、特征，辐射与物质的相互作用及微观世界的统计概率特性等，是核科学及核工程的基础。辐射探测学是近百年来核科学工作者在实践中发明、发展的探测器与探测方法的归纳和总结。通过课程学习应当培养学生掌握如何从实际出发分析问题、解决问题，以及如何综合应用基础理论和所学的各种知识的思维方法和能力，本课程中讲授的核辐射物理、辐射探测器与探测方法方面的知识，将为学生将来从事核能与核科学科研、生产、管理等工作打下良好的基础。 本课程主要由三部分组成： （1）核辐射物理学。（第一章～第六章）这既是辐射探测的物理基础，又是其他专业课的基础。 22学时 （2）辐射探侧器件与装置的原理、性能和应用。（第七章～第十章）26学时 （3）探测辐射的理论和方法。（第十一章，第十二章）16学时 教科书：《核辐射物理与探测学》（讲义）陈伯显编著 《致电离辐射探测学》（讲义）安继刚编著 参考书：《原子核物理实验方法》复旦,清华,北大合编出版社：原子能出版社 《辐射探测与测量》(美)格伦F.诺尔著出版社：原子能出版社 《N u c l e a r R a d i a t i o n P h y s i c s》 R a l p h E. L a p p a n d H o w a r d L. A n d r e w s, P r e n t i c e-H e l l, I n c, E n d l e w o o d C l i f f s, N e w J e r s e y, 1997.

人教版八年级物理《第一章 声现象》基础知识点总复习讲义

人教版八年级物理《第一章声现象》基础知识点总复习讲义 一、声音的产生与传播 声的产生：声是由物体振动产生的；一切发声的物体都在振动，振动停止，发声停止。 声音的传播：声音的传播需要介质（传播声音的物质叫介质），真空不能传声。固体液体气体都可传声。声波：发声体振动会使传声的空气（介质）的疏密发生变化而产生声波。（水波和声波类比） 决定声速快慢的因素：1、介质种类。2、介质温度。 记住：15℃速度：340m/s。 实验：测声音在空气中的传播速度 1、两人相距s(如：300m，距离不要太短，否则时间太短，测不准) 2、甲点燃爆竹。 3、乙看见爆竹爆炸的火光时开始计时，听到爆竹声时计时结束，测出时间t 4、计算：v=s/t 回声：声音的一种反射现象。回声是由于声音在传播过程中遇到障碍物被反射回来而形成的。如果回声到达人耳比原声晚0.1s以上人耳能把回声跟原声区分开来，此时障碍物到听者的距离至少为17m。在屋子里谈话比在旷野里听起来响亮，原因是屋子空间比较小造成回声到达人耳比原声晚不足0.1s 最终回声和原声混合在一起使原声加强。 利用：利用回声可以测定海底深度、冰山距离、敌方潜水艇的远近。测量中要先知道声音在海水中的传播速度，测量方法是：测出发出声音到收到反射回来的声音讯号的时间t，查出声音在介质中的传播速度v，则发声点距物体：s=vt ☆运动会上进行百米赛跑时，终点裁判员应看到枪发烟时记时。若听到枪声再记时，则记录时间比实际跑步时间要晚（早、晚）0.29s (当时空气15℃)。 ☆下列实验和实例，能说明声音的产生或传播条件的是（①②④）①在鼓面上放一些碎泡沫，敲鼓时可观察到碎泡沫不停的跳动。②放在真空罩里的手机，当有来电时，只见指示灯闪烁，听不见铃声；③拿一张硬纸片，让它在木梳齿上划过，一次快些一次慢些，比较两次不同；④锣发声时，用手按住锣锣声就停止。 ☆Q：敲打桌子，听到声音，却看不见桌子的振动，你能想出什么办法来证明桌子的振动？ A：可在桌上撒些米粒，这些米粒在敲打桌子时会跳动。 二、我们怎样听到声音 人耳的构造：外耳、中耳、内耳。 感知声音的过程：声源的振动产生声音→空气等介质的传播→鼓膜的振动。（外界传来的声音引起鼓膜的振动，这种振动经过听小骨及其他组织传给听觉神经，听觉神经把信号传给大脑，这样人就听到了声音）。 骨传导：声音通过头骨、颌骨也能传到听觉神经，引起听觉，声音的这种传导方式叫骨传导。 ○双耳效应：声源到两只耳朵的距离一般不同，声音传到两只耳朵的时刻、强弱及其他特征也不同，这些差异就是判断声源方向的重要基础，这就是双耳效应。 三、声音的特性 音调：声音的高低，跟物体振动的快慢有关，物体振动的快，发出的音调就高；振动的慢，音调就低；频率决定音调。（实验探究见左下图）

材料物理专业

材料物理专业 材料物理专业培养较系统地掌握材料科学的基本理论与技术，具备材料物理相关的基本知识和基本技能，能在材料科学与工程及与其相关的领域从事研究、教学、科技开发及相关管理工作的材料物理高级专门人才。小编今天推荐给大家的是材料物理专业，仅供参考，希望对大家有用。关注网获得更多内容。 材料物理是从物理学原理出发提供材料结构、特性与性能的一门新兴交叉学科，主要面向新能源与新信息等新功能材料探索。 材料物理专业提供物理学、材料科学、材料化学和材料物理的基本理论、基本知识和基本技能的系统学习，材料探索、制备与合成的思维与技能等方面的基本训练，以及材料加工、材料结构与性能测定及材料应用等方面的专业训练。 旨在帮助学生掌握材料物理及其相关的基础知识、基本原理和实验技能，具备运用物理学和材料物理的基础理论、基本知识和实验技能进行材料探索和技术开发的基本能力，能发展成为在材料科学与工程及其相关交叉学科(材料、物理、化学、生物、医学等)继续深造或在相应领域从事材料物理研究、教学、应用开发等方面的创新性人才。

由于当今以服务于高科技，现代工业和国防为主的现代材料或新材料的需求量越来越大，新材料的研制与开发速度也越来越快，因而涌出的新概念、新理论、新技术、新方法、新工艺、新产品和新问题越来越需要材料学家和物理学家等共同努力来归纳、整理、总结及创新。 由此产生的材料物理专业无疑是多学科知识交叉、渗透的结果。它给现代材料的研究、开发和应用以及相关科学的发展带来了新的空间。为新材料的可持续发展提供完善而系统的理论指导和技术保障。因此，材料物理专业的就业前景十分广阔。 该专业学生主要学习材料科学方面的基本理论、基本知识和基本技能，受到科学思维与科学实验方面的基本训练，具有运用物理学和材料物理的基础理论、基本知识和实验技能进行材料研究和技术开发的基本能力。 1.掌握数学、物理、化学等方面的基本理论和基本知识; 2.掌握材料制备(或合成)、材料加工、材料结构与性能测定及材料应用等方面的基础知识、基本原理和基本实验技能; 3.了解相近专业的一般原理和知识; 4.熟悉国家关于材料科学与工程研究、科技开发及相关

核辐射物理与探测学复习

核辐射物理与探测学复习 注：本提纲中的问题覆盖范围并不完备，因此不能完全替代书本复习，仅作参考之用！ 一、关于载流子 1) 无论是气体探测器，还是闪烁、半导体探测器，其探测射线的本质都是将射线沉积在探 测器灵敏体积内的能量转换为载流子。这三种探测器具有不同的载流子，分别是：气体（），闪烁体（），半导体（）； 答： 气体：电子－离子对； 闪烁体：第一个打拿极收集到的光电子； 半导体：电子－空穴对； 2) 在这个转换过程中，每产生一个载流子都要消耗一定的能量，称之为（），对于三种探测 器来说，这个能量是不同的，分别大概是多少？气体（），闪烁体（），半导体（）。这个能量是大些好，还是小些好？为什么？ 答： 平均电离能；30eV，300eV，3eV； 这个能量越小越好，因为平均电离能越小，产生的载流子就越多，而载流子的数目服从法诺分布，载流子越多则其数目的相对涨落越小，这会导致更好的能量分辨率； 3) 在这个转换过程中，射线沉积在探测器中的能量是一个（）变量，而载流子的数目是一 个（）变量，载流子的数目是不确定的，它服从（）分布，该分布的因子越是大些好，还是小些好？为什么？ 答：连续型变量；离散型变量；法诺分布；法诺因子越小越好，小的法诺因子意味着小的统计涨落，导致好的能量分辨率； 二、关于探测效率 1) 对于不带电的粒子（如γ、中子），在探测器将射线沉积在其灵敏体积中的能量转换为载 流子之前，还需要经历一个过程，如果没有该过程，则探测器无法感知射线。以γ射线为例，这个过程都包含哪些反应（）？这个过程的产物是什么（）？对于1个1MeV的入射γ射线，请随便给出一个可能的该产物能量（）？ 答： 对于γ射线，这些反应包括光电效应、康普顿散射以及电子对效应（如果γ射线的能量>1.022MeV）； 这些反应的产物都是次级电子； 对于1个1MeV的γ射线，次级电子的能量可以是几十keV～几百keV，也可以是接近1MeV； 2) 这个过程发生将主要地决定探测器的探测效率，那么影响探测效率（本征）的因素都有 哪些（）？在选择探测器的时候，为了得到高的探测效率（本征），应该做什么考虑（）？

计算物理第一章讲义PPT

Jinzhong University 计算物理 晋中学院宫建平

Jinzhong University 第1章蒙特卡罗方法的应用 1.1 蒙特卡罗方法简介 1.2 利用蒙特卡罗法求解数值积分和函数极值 *1.3 基于蒙特卡罗的电子双缝衍射的计算机模拟

1.1蒙特卡罗方法简介 蒙特卡罗方法也称随机模拟方法, 有时也称作随机抽样技术或统计实验方法. 它的基本思想是：首先建立一个概率模型或随机过程, 使它的参数等于问题的解; 然后利用计算机模拟该随机现象, 通过对大量模拟仿真试验的结果来分析计算所求参数, 得出实际问题的近似解.

蒙特卡罗方法的特点可归纳成三个方面: (1)蒙特卡罗方法及其程序结构简单. (2)蒙特卡罗方法的收敛性及收敛速度与问题的维数无关. (3) 蒙特卡罗方法的适用性强, 可用在求很多解析方法或常规数值方法难解问题的低精度解.

1.1.1蒲丰投针问题 著名的投针问题是几何概率一个早期的例子, 它是由法国科学家蒲丰(Buffon)在1777年提出的, 因而被称之为蒲丰投针问题. 蒲丰投针问题的解决不仅较典型的反映了几何概率的特征及处理方法, 而且还可以由此了解蒙特卡洛(Monte一Carlo)方法.

蒲丰投针问题: 平面上画有等距离的平行线, 每两条平行线之间的距离为d , 向平面任意投掷一枚长为()l l d <的针, 试求针与平行线相交的概率. 解：设x 表示针落下后针的中点M 到最近的一条平行线的距离, ?表示针与平行线所成的角(见图1.1.1), 则 0,02 d x ?π≤≤≤≤. 而针与一直线相交的充要条件是： sin 2 l x ?≤.

南京航空航天大学-2018年-硕士研究生入学考试初试试题(A卷)-876核辐射物理学

科目代码：876科目名称：核辐射物理学 第1页 共3页 南京航空航天大学 2018年硕士研究生入学考试初试试题（ A 卷 ） 科目代码: 876 满分: 150 分 科目名称: 核辐射物理学 注意: ①认真阅读答题纸上的注意事项；②所有答案必须写在答题纸上，写在本试题纸或草稿纸上均无效；③本试题纸须随答题纸一起装入试题袋中交回！ 一、计算238U 的最后一个中子、最后一个质子及 的分离能（n S 、p S 、S ）的值，比较三者大小，可说明什么问题？【已知 237=45.389MeV U , 238=47.307MeV U , 1=8.071MeV n , 1=7.289MeV H , 4=2.425MeV He , 23490=40.612MeV Th ， 23791=47.64MeV Pa 】(本题10分) 二、实验发现铋（209Bi ）原子213/21/2D S 跃迁的光谱波长472.2nm ＝，由于超精细相互作用分裂成四条不同F 值的亚谱线。相邻能级的间距比是6:5:4 。求核的自旋I的值。 （本题20分） 三、已知24296Cm 的 衰变所放出的 粒子的最大动能为6112.9keV ，试求24296Cm 的 质量（以原子质量单位u 来表示）。（已知 23894 =46.161MeV Pu ， 4=2.425MeV He ，21u=931.5MeV/c ）。（本题20分） 四、根据下图，试计算：1）K 俘获放出的中微子能量E ;2）152Sm *的反冲速度（用光速c 为单位）；3）当152Sm *在沿运动方向发射光子时，反冲能量损失为多少？由于多普勒效应获得的能量补偿为多少？已知152m Eu 的K 层电子结合能为48keV 。（已知 15262=-74.761MeV Sm ， 15263=-72.884MeV Eu ）（本题 20分）

人教版物理八年级上册第一章《机械运动》讲义

弘德教育 物理八年级上册第1章《机械运动》讲义（一） 教师：钟老师 制作日期：2016年10月13号 知识点1．长度的测量 1． 长度单位及换算 常用的长度单位由大到小排列为km 、m 、dm 、cm 、mm 、μm、nm ．记忆它们之间的换算关系时，有以下方法： 按单位的大小顺序记忆： 先记住长度单位大小的排列顺序； 再记住相邻单位之间的换算关系（如下图所示）； 需进行单位换算时，根据上图便可算出所需换算的两单位之间换算关系：如要知道km 与cm 之间的换算关系，则可 由图得出：3113+1+151km=101010cm=10cm=10cm ??；又如要知道nm 与dm 之间的换算关系，则可由图得出： 3311331181nm=10101010dm=10dm=10dm ---------??? 知识点2．正确选择、使用刻度尺、认识长度 测量长度的工具是刻度尺。 （1）使用刻度尺测量物体长度前，首先要弄清刻度尺的量程、分度值和零刻线的位置。 （2）选择刻度尺时应根据测量的要求来选择。 （例如：要测量一支钢笔的长度，精确到mm ，则可选用分度值是1mm 、量程是150mm 左右的刻度尺；而在体育课上要测量跳远的长度，则可选用分度值是1cm 的皮卷尺。） （3）使用刻度尺测量物体长度时，刻度线要紧贴被测物体，被测长度的一端要与刻度尺的零刻线对齐（若零刻线已磨损，则选择刻度尺上另一完好的刻度线），读数时视线要与尺面垂直，且正对刻度线读数。 例题： 1、下列各物体中接近130厘米的是：（ ）A ．体温表长度； B ．乒乓球的直径； C ．课桌高； D ．写字台长度. 2、用塑料皮尺测量物体长度时，若用力拉尺测量时，测量结果比真实值：（ ） A ．偏大 B ．偏小 C ．不变 D ．无法确定 练习： 一本书的厚度为8 ； 课桌的高度约为80 ； 一支粉笔的长度约为8 ； 一位学生的身高为160 ； 双人课桌的长度是120 ； 圆珠笔芯塑料管的直径是3 ； 乒乓球的直径约是40 ； 教室门的宽度是0.95 。

材料物理

1.热容：在不发生相变和化学反应是时，材料温度升高1K时所需要的能量（Q）。 2.热导率：当温度垂直梯度为1℃/m时，单位时间内通过单位水平截面积所传递的 热量。 3.应力松弛：在持续外力作用下，发生形变着的物体，在总的形变值保持不变的情 况下，由于徐变形变渐增，弹性形变相应减小，由此使物体的内部应力随时间延续而逐渐减小的过程。 4.应变松弛：固体材料在恒定载荷下，形变随时间延续而缓慢增加的不平衡过程， 或材料受力后内部原子有不平衡的过程，也叫蠕变。或徐变。 5.黏弹性：自然界中实际存在的材料，其形变一般介于理想弹性固体和理想弹性液 体之间，既具有固体的弹性又具有液体的黏性。 6.光频支振动：相邻原子振动相反，形成一个范围很小，频率很高的振动。 7.声频支振动：如果振动着的质点中包含频率甚低的格波，质点彼此间的位相差不 大，则格波类似于弹性体中的应变波。 8.载流子迁移率：载流子（电子和空穴）在单位电场作用下的平均漂移速度，即载 流子在电场作用下运动速度的快慢的量度。 9.晶格热振动：晶体点阵中的质点（原子或离子）总是围绕着平衡位置做微小振动。 10.光的色散：材料的折射率随入射光的频率的减小（或波长的增加）而减小的性质。 11.磁化强度：单位体积的磁矩表征物质被磁化的强度。 12.极化强度：单位体积电介质中所有点偶极矩的矢量和。 13.介电强度：试样被击穿时, 单位厚度承受的最大电压, 表示为伏特每单位厚度。 14.光电效应：某些物质受到光照时，引起物质电性发生变化，这种光致电变的现象 叫光电效应。 15.压减效应：在含碱玻璃中加入二价金属氧化物，尤其是重金属氧化物，可使玻璃 电导率降低。 16.双碱效应：当碱金属离子总浓度较大时（占玻璃组成25%~30%），在碱金属离子 总浓度相同情况下，含两种碱比含一种碱的电导率要小，比例恰当时，可降到很低。

初二八年级上学期物理讲义第一章-走进实验室

初二八年级上学期物理讲义 第一章走进实验室 一、长度的测量 1、长度的测量：长度的测量是最基本的测量，最常用的工具是刻度尺。一般的工具有刻度尺、盒尺、游标卡尺、千分尺。 2、长度的单位、换算与直观认识 长度的国际单位是米(m)，常用的单位有（外延：科学计数法） 1千米（Km）=103米（m）1米（m）=10分米（dm） 1米（m）=102厘米（cm）1米（m）=103毫米（mm） 1米（m）=106微米（um）1米（m）=109纳米（nm） 1纳米（nm）=10-9米（m）1微米（um）=10-6米（m） 长度的单位换算时，小单位变大单位用乘，大单位换小单位用除 你的身高是1米-2米之间；160厘米，16分米；银行卡、信用卡厚度1毫米；一页普通纸大概是95微米；一根头发的直径约0.05毫米，把它径向平均剖成5万根，每根的厚度大约就是一纳米。由于衍射的原因,相距0.1微米的两个物体在人眼中由于衍射这两个光斑将会重合,所以人眼分不清,迎着阳光可以看到5微米的灰尘。 3、正确使用刻度尺

（1）使用前要注意观察零刻度线、量程、分度值零刻度线是测量的基准点，要清晰，固定；量程是刻度尺的最大刻度值；分度值是在计量器具的刻度标尺上，最小格所代表的被测尺寸的数值叫做分度值，分度值又称刻度值（最小刻度值），是最小精确值。测量仪器的分度值越小，表示测量仪器的精密程度越高。 （2）使用时要注意 ①尺子要沿着所测长度放，尺边对齐被测对象，必须放正重合，不能歪斜。②不利用磨损的零刻度线，如因零刻线磨损而取另一整刻度线为零刻线的，切莫忘记最后读数中减掉所取代零刻线的刻度值。③厚尺子要垂直放置④读数时，视线应与尺面垂直 4、其他工具使用方法 游标卡尺：

电子信息材料物理 2-金属电子的输运过程

主要内容 ?能带理论复习 ?电子的费米分布布 ?金属电子的输运过程 ?逸出功与接触电势 1

金属电子的输运过程 电场作用下导带电子运动的一般规律 金属电导 金属电导和热导率的关系 影响金属电导的因素 P239-245 P239245 2

x q k 保持匀速增加，电子的本dt 分量x 保持匀速增，子的本 征能量E (k )的随之相应变化。 电子占据态的分布相对于k 空间 的原点不再是对称分布，电子体 系总动量不为零产生电流。 4 系总动量不为零，产生电流。

恒定电场下导带电子的运动---周期运动 电子在恒定电场中 的运动---周期布里 渊区表示 ?恒定电场作用下，电子在k 空间匀速运动。（k 的变化为定值）?当电子运动到布里渊区边界k =π/a 时，由于k =?π/a 与k =π/a 相差2π/a ，他们实际上代表同一种状态，所以电子从k =π/a 移出去其实就是同时从k =?π/a 移进来。（不考虑能带跃迁）。?也就是说，电子在k 空间作周期运动。---布洛赫振荡。 ?由v =?-1?E/?k ，电子速度 v 也随时间做振荡，表明电子在实空5 子度随间荡表明子在实间振荡。但实际很难观察到布洛赫振荡（原因在后面）。

外场下导带电子的运动---电子散射（碰撞）?电子在电场作用下加速---漂移。如无其它机制，电子将在k 空间&/qE k =以的速度无休止漂移，形成布洛赫振荡。无电阻。h /qE k =?电阻来源于晶体内一些非周期因素： 声射它是度 ?晶格振动引起的声子对电子的散射，它是温度的函数。?晶格内缺陷和杂质对电子的无规律散射。 ?其它 ?导电电子在外场作用下的运动图像：一方面电场作用下电子加速，定向漂移运动；一方面电子受到无规散射，失去外场下的定向运动。 ?定义两次散射之间的平均时间间隔叫作电子平均自由运动时间，用τ来表示。τ的典型值为10-13~-14s 。布洛赫振荡的周期为6 10-4s ，故实际很难观察到布洛赫振荡。

人教版初中物理第一章复习资料

1.1声音的产生与传播 一、知识点： 1、声的产生： 声是由物体的振动产生的。 2、声音的传播： 声音的传播需要介质。 固体、液体、气体都可以作为介质，真空不能传声。 3、声速： 声速的大小跟介质的种类有关，还跟介质的温度有关。 通常情况下，声音在固体中传播的最快，在气体中传播的最慢。15℃是空气中的声速是340m/s。 二、课标要求 1、通过探究初步认识声音产生的条件。例如：放在鼓面上的碎纸 屑，敲击鼓面时期发声，观察纸屑的运动情况：敲击音叉，观察与其轻触的乒乓球运动情况。 2、通过探究认识声音传播的条件。例如：将闹钟放到玻璃罩中， 抽去空气，几乎听不到声音，慢慢放入空气，声音从无到有，从小到大。 三、相关练习 1、清晨，同学们常能听到校园的树上不时传来鸟鸣声，是由于鸟的气管和支气管交界处的鸣膜的发出声音，然后通过传到同学们的耳朵。

2、在抗日战争中，八路军为了伏击日军火车，侦察员常用耳朵贴着铁轨来提前判断是否来了火车，这是利用声音在铁轨中的传播速度声音在空气中的传播速度。（填“大于”、“小于”或“等于”） 3、声音在空气中的传播速度是340m/s，若你呼喊于你相距50m远的某同学，约需s他才能听到你的喊声。 4、2005年春节晚会上，聋哑人表演的千手观音震撼了所有观众，她们是怎样训练的呢？听不到声音，她们将身体紧贴在音箱上，感受音乐的节奏，因为声音是由产生的。 5、将耳朵贴在长铁管的一端，让另外一个人敲一下铁管的另一端，你会听到几个敲打的声音，为什么？ 1.2我们怎样听到声音 一、知识点: 1、知道空气传导与骨传导; 空气传导： 外界声音----骨膜振动----听小骨及其它组织----听觉神经---大脑骨传导： 外界声音---头骨、颌骨-----听觉神经-----大脑 2、知道非神经性耳聋和神经性耳聋; 在空气传导中，骨膜或听小骨的损坏会使声音传递发生障碍，即非神经性耳聋，可通过骨传导传递声音。 听觉神经的损坏，无法传递声音，即神经性耳聋。 3、双耳效应：

电子材料物理复习提纲

《电子材料物理》复习提纲 第一章电子材料的结构 1. 晶体的结构与对称性 熟悉晶体的主要特征；晶体的点线面指数、x射线衍射与晶面间距；对称操作，晶胞，14种布拉菲点阵，七大晶系，32种点群，230空间群，了解点群符号、空间群符号的含义。 2. 典型晶体结构 密堆积，配位数，电负性，鲍林规则，固溶现象以及固溶度的影响条件，了解典型离子晶体的结构特征。 3. 熟悉液晶、非晶的结构 第二章晶体中的缺陷与扩散 1.熟悉点缺陷、线缺陷、面缺陷的定义以及分类，掌握点缺陷Kroger-Vink符号表示的 含义，熟悉点缺陷形成的准化学反应式的书写原则，掌握热缺陷和杂质缺陷准化学反应式的书写。 2.熟悉缺陷的扩散规律，了解扩散系数的测定方法。 第三章电子材料的电导 1.熟悉电导的物理特性、种类及特点；掌握电子电导特性，掌握影响电子电导的因素， 特别是杂质缺陷及组分缺陷对氧化物半导体性能的影响； 2.熟悉离子扩散机制，熟悉离子电导的影响因素，能斯特-爱因斯坦方程，掌握稳定性 氧传感器的工作原理。 ZrO 2 3.熟悉界面电导，了解表面电导、超导体。 第四章电子材料的介电性能 1.介质的极化 介电常数、极化率、极化强度、电偶极矩；极化的微观描述，电介质中的电场，克劳修斯-莫索蒂方程；介质的极化类型 2.交变电场下介质的极化损耗 介质损耗的形式及表示方法；复介电常数；德拜方程 了解复介电常数的实部与虚部、介质损耗与温度、频率的关系 3.铁电性和压电性

熟悉铁电体、铁电畴、电滞回线，掌握铁电体的重要特征 熟悉压电性、热释电性及其与晶体结构的关系 第五章电子材料的磁学性能 1、磁导率、磁化率、磁化强度、磁矩的概念。 2、磁性的起源，角动量和磁矩之间的关系，离子磁矩和孤立原子磁矩的计算方法， 轨道角动量冻结的概念。 3、磁性的分类及各自的特点。自发磁化的概念以及自发磁化产生的根源，铁磁性物 质的基本特征，交换积分与各种磁性间的关系。能够熟练分析尖晶石结构铁氧体 的磁性。 4、磁畴的概念和磁畴的成因，磁化过程中的三种磁化机制，磁滞产生的原因，简单 的对一些磁学参量进行分析，动态磁化过程的特点，动态磁滞回线与静态磁滞回 线的异同。铁电性与铁磁性的比较。 5、软硬磁材料的特点及其应用，法拉第效应和克尔效应的概念。 第七章电子材料中的相变 1、概念：相，自由度，n级相变，组分和物种，一二级相变的特点， 2、熟练应用相律和杠杆定律分析相图（一元和二元相图）中各区域的自由度、相的 组成和含量，存在的各种反应。 （注：本资料素材和资料部分来自网络，仅供参考。请预览后才下载，期待你的好评与关注！）

核辐射物理学2015年南京航空航天大学硕士研究生考试真题

南京航空航天大学 2015年硕士研究生入学考试初试试题（A卷）科目代码:876 满分:150 分 科目名称:核辐射物理学 注意: ①认真阅读答题纸上的注意事项；②所有答案必须写在答题纸上，写在本试题纸或草稿纸上均无效；③本试题纸须随答题纸一起装入试题袋中交回！ 一、试简述下列物理概念（每题6分，共30分） 1、放射性活度 2、内转换电子 3、级联γ辐射的角关联 4、核反应微分截面 5、镜像核 二、简要回答下列问题（每题8分，共40分） 1、α、β、γ 射线本质分别是什么？在α衰变或β衰变中，如果原子核放出一个α粒子或者β粒子原子核将怎样变化？ 2、什么是穆斯堡尔效应？为何同一个核的γ共振吸收很难观测到？ 3、壳层模型之所以成立的主要依据有哪些？它的基本思想是什么？并举两个用壳层模型解释实验现象较成功的例子。 4、产生人工放射性核素的主要途径，不同途径产生的放射性核素的衰变类型是什么？ 5、 地壳中存在的主要天然放射系是哪几个？ 放射系有何特点？ 三、Bi 211 83衰变至Tl 207 81 ，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 207 81 激发态的能量。（本题20分）

四、对于Ca Sc s 422068.04221??→?，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。（本题20分） 五、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。（本题20分） 六、95Zr 的衰变纲图如下图， 试根据β衰变和γ跃迁的选择定则判断每一β衰变的衰变级次和每一γ跃迁的跃迁类型。（本题20分）

华中科技大学-电子材料物理2012复习提纲 -答案整理

《电子材料物理》复习提纲 第一章 电子材料的结构 1. 晶体的结构与对称性 理解点阵结构与晶体结构之间的关系，能够根据晶体结构画出点阵图。 将构成晶体的结构济源抽象成一个几何点，这些几何点在空间按一定的规则重复排列所形成的阵列。 点阵反映晶体结构周期性的大小和方向。 掌握晶胞的基本概念，并会计算晶胞中结点的个数； 晶胞是从晶体结构中取出来的反映晶体周期性和对称性的重复单元。 熟悉七大晶系的特征。理解4种晶胞类型7大晶系14种点阵类型32种点群和230种空间群之间的相互联系 掌握晶体的宏观对称操作和微观对称操作，对于常见立方结构的晶体能够找出其中的对称操作元素； 旋转、反映、反演及旋转-反演 立方结构CsCl 各三个4次转轴和4次反轴，各四个3次转轴和3次反轴，各六个2次转轴和2次反轴，九个反映面，一个反演中心 掌握点群符号、空间群符号的含义以及空间群符号向同型点群符号的转变。 点群反映的是晶体理想外形的宏观对称性，空间群反映的是晶体内部原子等规则排列而具有的微观对称性。 空间群的数目多于点群，意味着微观对称性不同的晶体结构可能生长出相同的晶体外形，即同一个点群可能对应不同的空间群 空间群转点群 1、将滑移面转换为反映面2、将螺旋轴转换为旋转轴 2. 典型晶体结构 掌握密堆积，配位数，电负性等基本概念； 电负性：原子的电负性即是衡量分子中原子吸引电子的能力。电离能与亲和能之和则称为该元素的电负性。 掌握物质理论密度的计算方法； 理解鲍林规则的主要内容； 1、鲍林第一规则：负离子配位多面体规则 2、鲍林第二规则：电价规则 3、鲍林第三规则：多面体组联规则 4、鲍林第四规则：高价低配位多面体远离法则 5、鲍林第五规则：结构简单化法则 掌握典型离子晶体结构的类型及结构特征（重点AX 型，钙钛矿型，正尖晶石型）。 只考氯化铯，重点钙钛矿，正尖晶石 第二章 晶体中的缺陷与扩散 熟悉点缺陷的定义及分类， A C N V nA = ρ

计算物理讲义第一章 绪论

第一章绪论 1.1什么是计算物理 计算物理学是物理学中实验物理学、理论物理学两大分支之外的第三大分支。它是以现代计算机为工具、应用适当的数学方法，对物理问题进行数值计算及分析，对物理过程进行数值模拟计算的一门新的物理学科分支学科，是物理学、数学与计算机科学三者相结合的交叉、综合学科。 计算物理学是随着计算机技术的飞跃进步而不断发展的一门学科，在借助各种数值计算方法的基础上，结合了实验物理和理论物理学的成果，开拓了人类认识自然界的新方法。 计算物理学作为物理学的一个独立分支，不仅与传统的实验物理学及理论物理学一起成为现代物理学的鼎立三足，而且深入现代的实验物理学及理论物理学之中，发挥着从未有过的独特作用。理论物理没有计算无力支撑，研究难以深入；而实验物理不用计算物理的方法对实验结果进行处理，也很难甚至无法从复杂的测量结果中提取有用的物理信息，计算物理学已经成为现代物理学的基石。 当代物理学工作者，无论是从事理论物理研究还是从事实验物理研究，都必须掌握计算物理的概念和方法，具备计算物理应用能力。同样，计算物理学工作者不仅需要坚实的物理基础、熟谙实验物理学方法，更重要的是需要掌握现代计算方法和应用现代计算机，解决科学前沿领域和重大工程技术中中传统理论方法及目前技术无能为力的问题。 1.2计算物理的起源，形成和发展 1.2.1传统物理学的发展和面临的主要困难 传统的物理学有实验物理学和理论物理学两大分支，长期以来，这两大物理学分支相辅相成的推动着物理学科的发展。在十九世纪中叶以前，物理学基本上属于属于实验科学，大部分的物理规律都是基于实验归纳得出的，所以，实验物理常给人们形成是物理学基础的印象。然而到了1886年，麦克斯韦（Maxswell）总结归纳出电磁场麦克斯韦方程组，进而语言电磁波的存在，诗人们看到了物理理论思维和演绎归纳方法巨大威力，有别于实验物理相对独立，从而开始形成物理学的另外一个分支—理论物理学。到了20世纪初，随着量子力学和相对论的诞生，使物理学进入一个全新的时代，理论物理学发展成为一支成熟的分支学科，从此传统物理学形成了理论物理与实验物理两大分支。 我们知道，理论物理是从一些里基本物理原理出发，对研究问题作出适当的近似，给出合理的物理模型，列出数学方程，然后用传统的解析方法求出解析解，进而通过这些解析解得到的结论与实验结果的比较分析，解释已知的物理实验现

原子核物理及核辐射探测学第一章-第三章习题参考答案

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 924003521511012 2 22 =?? ? ??-= -= =； 动能 () MeV c v c m T e 413.0111 2 2=??? ? ? ?? ?? ?--= 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 232 2 010128.28186.1295.010026.41-?==-= -= 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 122 8 5 21065.4100.310184.4-?=??=?=? 1-5 已知：()();054325239;050786238239238u .U M u .U M ==

( )( ) u .U M ;u .U M 045582236043944235236 235 == 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 ()()()[]MeV .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 求C 136和N 13 7核库仑能之差。 答：C 136和N 137核库仑能之差为 ()()?? ?????---?=?3 1011220211453A r Z Z Z Z e E C πε () ??? ? ???????-????? =---311512 2 19 131051566710858410602153...π MeV .J .935210696413=?=- 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 3 123 22, 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