物理學(xué)(第三版)劉克哲,張承琚 第19章

1、1第十九章原子核和粒子191原子核的一般性質(zhì)一、原子核的組成原子核是由質(zhì)子和中子組成的多粒子系統(tǒng)。二、原子核的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)1、原子核的質(zhì)量數(shù)：就是該原子核所包含的核子總數(shù)。2、電荷數(shù)：原子核帶正電，其電量q是由它所包含的質(zhì)子數(shù)z決定的，即q=ze式中e是電子電量的絕對值。z稱為原子核的電荷數(shù)，也就是這種元素的原子序數(shù)。三、原子核的大小和形狀1、利用高能電子散射實(shí)驗(yàn)以探測核的電荷分布，發(fā)現(xiàn)原子核的電荷分布的體積總是正比于它的質(zhì)量數(shù)a的，

2、如果用r表示原子核的電荷分布體積的半徑，那么它與質(zhì)量數(shù)的關(guān)系可近似表示為r=r0a13式中r0稱為核半徑參量。r0不完全是常量，從重核到輕核r0是逐步增大的，對于重核，r0為1.20fm，對于輕核，r0為1.32fm。2、在所有的原子核內(nèi)核物質(zhì)的分布都是均勻的，或者說所有的原子核都具有相同的密度。由原子核的半徑可以算得原子核的體積大約為192原子核的量子性質(zhì)一、原子核的自旋和磁矩1、原子核的自旋原子核的總角動(dòng)量應(yīng)該是組成這個(gè)原子核的質(zhì)子

3、和中子的軌道角動(dòng)量(即與核子在核內(nèi)空間運(yùn)動(dòng)相對應(yīng)的角動(dòng)量)和它們的自旋角動(dòng)量的疊加。但是習(xí)慣上往往把原子核的總角動(dòng)量稱為原子核的自旋。中子和質(zhì)子都是費(fèi)米子，自旋都是?2；凡是中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)都是偶數(shù)的原子核(稱為偶偶核)自旋都為零，凡是中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)中有一個(gè)是奇數(shù)的原子核(稱為奇偶核)的自旋都是?的半奇數(shù)倍，凡是中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)都是奇數(shù)的原子核(稱為奇奇核)的自旋都是?的整數(shù)倍2、磁矩式中g(shù)j是原子核的g因子。通常是用?j在某特定方向(即z

4、方向)上投影的最大值二、核磁共振核磁共振(nmr)是核磁矩測量的重要方法。核磁共振法除了測量精度高以外，還有許多優(yōu)點(diǎn)，如對樣品的限制少，可以用固體樣品也可以用液體樣品，而且不破壞樣品等，所以得到廣泛應(yīng)用。如果已知gj，則可以利用核磁共振測量磁場，并且這是目前精確測量磁33.核力與核子的帶電狀況無關(guān)4.核力在極短程內(nèi)存在排斥心5.核力具有非有心力成分二、核力的介子場理論介子場理論認(rèn)為，核力是通過介子場傳遞的，介子場的量子是介子，湯川秀樹預(yù)

5、言了這種介子的靜質(zhì)量大約是電子質(zhì)量的270倍。由于質(zhì)量介于質(zhì)子質(zhì)量和電子質(zhì)量之間，故命名為介子。三、核力的夸克模型粒子物理的發(fā)展，揭示了核子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，即核子是由更深層次的粒子，稱為層子（或夸克）所組成。這就啟發(fā)人們對核力機(jī)制作了新的設(shè)想；核子之間的強(qiáng)相互作用并不是最基本的相互作用，而是組成核子的夸克之間的強(qiáng)相互作用在核子作用范圍的表現(xiàn)。正如分子之間的相互作用并不是基本的，而是組成分子的原子間的電磁相互作用在分子作用范圍的表現(xiàn)一樣。簡言

6、之，核力來源于組成核子的夸克之間的作用力。目前，遵循這種觀點(diǎn)，人們進(jìn)行了從夸克力計(jì)算核力的一種嘗試，并取得了一定的進(jìn)展。194原子核的結(jié)構(gòu)模型概述一、殼層模型1、提出依據(jù)2、基本思想:原子核中的每一個(gè)核子都在其余(A1)個(gè)核子的平均球?qū)ΨQ勢場中運(yùn)動(dòng)。核內(nèi)質(zhì)子和中子在泡利原理的限制下，各自按自己的軌道由低能級(jí)向高能級(jí)排布，核內(nèi)核子的自旋和軌道有很強(qiáng)耦合。3、理論計(jì)算4成功之處(1)解釋和說明原子核的自旋和宇稱；(2)解釋和說明原子核的磁矩