原子核物理与应用(基础部分)
原子核物理学的基础
原子核物理学的基础原子核物理学是研究原子核结构、性质和相互作用的学科。
它是现代物理学的重要分支之一，对于我们理解宇宙的本质和发展具有重要意义。
本文将介绍原子核物理学的基础知识，包括原子核的组成、结构和相互作用等方面。
一、原子核的组成原子核是原子的核心部分，由质子和中子组成。
质子带正电荷，中子不带电荷。
质子和中子统称为核子。
原子核的质量主要由质子和中子的质量决定，而原子核的电荷则由其中的质子数决定。
原子核的质量数A等于质子数Z与中子数N之和，即A=Z+N。
二、原子核的结构原子核的结构是由质子和中子的排列组合决定的。
根据泡利不相容原理，每个能级上的核子数目不能超过2。
原子核中的质子和中子分别占据不同的能级，形成壳层结构。
原子核的能级结构类似于原子的电子能级结构，但由于核力的特殊性质，原子核的能级间隔比电子能级间隔大得多。
三、原子核的相互作用原子核内部的相互作用主要包括核力和库伦排斥力。
核力是一种强相互作用力，只作用于极短距离内的核子之间，具有很强的束缚能力。
核力的作用使得原子核能够稳定存在。
库伦排斥力是由于质子之间的电荷相互作用而产生的，它试图将质子推开，使原子核发生解体。
因此，原子核的稳定性取决于核子数目的比例和核力与库伦排斥力之间的平衡。
四、原子核的衰变原子核的衰变是指原子核自发地转变为另一种核的过程。
原子核衰变可以分为放射性衰变和非放射性衰变两种。
放射性衰变是指原子核放出粒子或电磁辐射的过程，如α衰变、β衰变和γ衰变等。
非放射性衰变是指原子核通过核反应转变为另一种核的过程，如核裂变和核聚变等。
五、原子核的能量原子核的能量主要包括结合能和激发能。
结合能是指原子核中的核子通过核力相互作用而形成的能量。
结合能越大，原子核越稳定。
激发能是指原子核在高能级上的能量，当原子核从高能级跃迁到低能级时会释放出能量。
六、原子核的研究方法原子核的研究方法主要包括粒子加速器和核探测器。
粒子加速器可以将粒子加速到高能量，使其与原子核发生碰撞，从而研究原子核的性质和相互作用。
核物理基础知识
核基础知识：一、电磁辐射（Electromagnetic Radiation）电磁辐射：带净电荷的粒子被加速时，所发出的辐射称为电磁辐射（又称为电磁波）。
电磁辐射：能量以电磁波形式从辐射源发射到空间的现象。
电磁频谱中射频部分是指：频率约由3千赫(KHZ)至300吉赫(GHZ)的辐射。
包括形形色色的电磁辐射，从极低频的电磁辐射至极高频的电磁辐射。
两者之间还有无线电波、微波、红外线、可见光和紫外光等。
电磁辐射有近区场和远区场之分，它是按一个波长的距离来划分的。
近区场的电磁场强度远大于远区场，因此是监测和防护的重点。
电磁污染：分为天然电磁辐射和人为电磁辐射两种。
大自然引起的如雷、电一类的电磁辐射属于天然电磁辐射类，而人为电磁辐射污染则主要包括脉冲放电、工频交变磁场、微波、射频电磁辐射等。
电磁辐射危害人体的机理，电磁辐射危害人体的机理主要是热效应、非热效应和累积效应等。
1、热效应：人体70%以上是水，水分子受到电磁波辐射后相互摩擦，引起机体升温，从而影响到体内器官的正常工作。
2、非热效应：人体的器官和组织都存在微弱的电磁场，它们是稳定和有序的，一旦受到外界电磁场的干扰，处于平衡状态的微弱电磁场即将遭到破坏，人体也会遭受损伤。
3、累积效应：热效应和非热效应作用于人体后，对人体的伤害尚未来得及自我修复之前，再次受到电磁波辐射的话，其伤害程度就会发生累积，久之会成为永久性病态，危及生命。
电磁辐射作用:（1）医学应用：微波理疗活血，治疗肿瘤等（2）传递信息：通信、广播、电视等（3）目标探测：雷达、导航、遥感等（4）感应加热：电磁炉、高频淬火、高频熔炼、高频焊接、高频切割等（5）介质加热：微波炉、微波干燥机、塑料热合机等（6）军事应用：电子战、电磁武器等《电磁辐射防护规定》具体标准如下：职业照射：在每天8小时工作期间内，任意连续6分钟按全身平均的比吸收率（SAR）小于0.1W/kg。
公众照射：在一天24小时内，任意连续6分钟按全身平均的比吸收率（SAR）应小于0.02W/kg。
核物理学的发展历程与技术应用
4核物理技术在能源领域的应用
5核物理技术在医学领域的应用
核技术在医学中主要有两个方面的应用：一个是核医学成像,另 一个是肿瘤的放射治疗。
核医学成像技术包括单光子发射断层成像和正电子断层成像。 核医学成像技术是目前唯一能在体外获得活体中发生的生物化生物 化学反应
5核物理技术在医学领域的应用
核磁共振成像－2003年医学诺贝尔奖
历史回顾重要人物
李政道、杨振宁发现了在弱相互作用中宇称不守恒， 并由吴健雄的实验所证实。
历史回顾重要人物
丁肇中，(1936—)与 B.Richter, (1931—)分别发现J／ψ粒子，找 到了夸克存在的证据，1976年获 诺贝尔奖。
历史回顾重要人物
2003年诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家保罗· 劳特 布尔和英国科学家彼得· 曼斯菲尔德，以表彰他们在核磁共 振成像技术领域的突破性成就。他们的成就是医学诊断和 研究领域的重大成果
二，核物理发展历史
第二阶段从20世纪40年代至50年代。 核物理进入一个大发 展的阶段。
1939年，哈恩和斯特拉斯曼发现了核裂变现象；1942年，费密建立了第一个 链式裂变反应堆，这是人类掌握核能源的开端。 过去，通过对宏观物体的研究，人们知道物质之间有电磁相互作用和万有引力 (引力相互作用)两种长程的相互作用；通过对原子核的深入研究，才发现物质之 间还有两种短程的相互作用，即强相互作用和弱相互作用。在弱作用下宇称不守 恒现象的发现，是对传统的物理学时空观的一次重大突破。 核物理的发展，不断地为核能装置的设计提供日益精确的数据，从而提高了 核能利用的效率和经济指标，并为更大规模的核能利用准备了条件。人工制备的 各种同位素的应用已遍及理工农医各部门。新的核技术，如核磁共振、穆斯堡尔 谱学、晶体的沟道效应和阻塞效应，以及扰动角关联技术等都迅速得到应用 该阶段也是核军事应用与竞争阶段。为了战争第二次世界大战的需要(赶在纳 粹德国之前造出原子弹)。美国集中了全世界优秀的科学家和巨额财力。开始研 制原子弹。1945年爆炸了世界上第一颗原子弹。 向日本广岛和长崎投放。死伤 几十万人。1949年苏联第一颗原子弹爆炸成功。1950年美国宣布开始制造氢弹。 1952年和1953年美国和前苏联相继研制成功氢弹。
原子核物理学的基础和应用
原子核物理学的基础和应用原子核物理学是研究原子核的性质和行为的学科。
它包括了许多重要的基础概念，如核力、核结构、核衰变等等。
同时，原子核物理学也在医学、工业和能源等多个领域上有着广泛的应用。
本文将探讨原子核物理学的基础知识和其在应用上的意义。
核力核力是一种作用在原子核内部的非常强大的力量。
它使得原子核内的质子和中子互相吸引，并维持原子核的结构稳定。
核力的存在，使得原子核的密度非常高，远远大于常见的物质，如水或铁等。
这也是原子核所具有的高能量和强辐射的原因。
核力有两种主要的作用机制：短程作用和长程作用。
短程作用是指核力只在极短的距离内才能产生作用，因此通常只能维持附近的几个核子间的相互作用。
相比之下，长程作用的范围要广得多，可以连接到整个原子核。
这种力的强度是非常密切地与核子间的距离有关系的，也就是说离子核子越近，核力就越强。
核结构原子核的结构和组成是原子核物理学的另一个重要研究方向。
原子核的核子（质子和中子）排列方式是不同的，产生了许多特殊的质量数和原子核的稳定性规则。
其中最著名的是壳层模型，即核子的数量为８、20、28、50、82、126时，原子核处于特别稳定的状态。
除了核子数量外，核子的能级分布也是重要的研究对象。
这些能级可以类比于电子在原子中的能级，其中每个能级与一个特定的角动量量子数关联。
研究这些能级和角动量对原子核性质的影响是原子核物理学重要的一个方向。
核衰变核衰变是原子核中一种核子或核子组合转变为更稳定的状态的现象，它也是核能的基础来源。
核衰变可以分为三种类型：阿尔法衰变、贝塔衰变和伽玛衰变。
阿尔法衰变是指一个原子核内部的一个质子和中子结合起来形成一个氦原子核并释放出带有特征性质的粒子。
这种衰变释放出一个大量的能量，在一些重要的核反应过程中也发挥着重要的作用。
贝塔衰变是指一个原子核中一个中性子转化成一个质子或反过来，同时释放出一个高速电子或正电子。
它是一种比阿尔法衰变更常见的衰变形式，也是核电站和医疗放射性处理中重要的过程。
原子核物理与基本粒子简介课件 (一)
原子核物理与基本粒子简介课件 (一)近年来，原子核物理和基本粒子的研究取得了突破性进展，成为了当代物理学研究的热点。
学习原子核物理与基本粒子简介是人们了解和掌握现代物理学的必备基础。
下面，本文将为大家介绍一份关于“原子核物理与基本粒子简介”的课件，加深对这门学科的理解和认识。
一、课件主要内容1.原子核结构通过对原子核的组成结构和构造原理的讲解，让学生了解原子核的精华所在；讲述了原子核的直径、 Proton(质子)和nuetron(中子)的数量、相互作用等重要特性等。
2.核衰变介绍了放射性核素的定义、核衰变类型及其特点等内容，进一步加深了学生对原子核变化规律的理解。
3.核反应从核反应的定义、类型、原理和实践应用等方面展开讲述，让学生深刻了解核反应的基本规律和运用价值。
4.基本粒子介绍了基本粒子的种类和特点、研究历程与成果、重要应用等方面的内容，让学生深入了解元梵粒子研究所涉及的范围和领域。
二、课件制作特点1.结构清晰该课件制作相当精细，各种知识点均采用了清晰简明的图形和图表进行图示，利于学生的观看和学习。
2.知识点齐全课件涵盖了原子核物理与基本粒子课程中的所有知识点，从原子核的组成、结构、衰变到核反应等方面，阐述了核物理的基本内容。
同时，还详尽介绍了基本粒子的各种类型和主要特征。
3.教学方法灵活多样该课件在介绍原子核物理与基本粒子的知识点时，通过数字、文字、图形结合的形式，灵活运用了PPT媒体，使学生能够轻松愉快地学习。
总之，通过本篇文章的介绍，我们可以看到，学习原子核物理与基本粒子简介是当今物理学学习的必备基础。
它既是理论的创造，又为人类社会的发展创造了新机遇。
随着技术的进步和实践的深入，相信学生们更加深刻地认识到原子核物理与基本粒子的重要性，不断挖掘这一学科的前沿内容，为人类科学发展做出新贡献。
核物理实验基础知识
核物理实验基础知识许景周核能的开发应用，是二十世纪人类取得的最伟大的科学成就之一。
核武器的出现和核能的应用大大地改变了世界的面貌。
原子核物理学的发展始终和核物理实验技术的发展紧密联系在一起。
这种实验技术的一个重要方面是对于微观粒子性质的探测和研究，它包括探测器的原理和使用, 实验方法和数据处理等内容。
在核能工程，同位素应用，医疗卫生，环境保护等领域。
也经常需要对核辐射粒子，放射性元素进行测量分析，因此，核物理实验技术已日益普及。
下面简单介绍有关的基本知识。
一. 射线和物质的互相作用各种类型的快速微观粒子，例如，α、β、γ射线和中子等都称之为核辐射或射线，射线有三类：带电粒子：α粒子、正负电子（β射线）、±π、±µ介子等。
中性粒子：中子、中微子等。
电磁辐射：ⅹ、γ光子。
这里只讲述带电粒子、电磁辐射和物质的相互作用。
中子和物质的相互作用要复杂的多，有弹性散射、非弹性散射、吸收及核反应等，可参阅有关书籍。
1. 带电粒子带电粒子对它所穿过的物质主要作用是使之电离和激发。
放射性同位素辐射的α、β等射线不可能深入到原子核的核力场范围之内，因此它们同物质中原子核和核外电子的作用主要是电磁作用，其效果是使原子的电子受到激发或电离，而带电粒子本身能量逐渐损失。
我们把由于电离和激发作用而在单位路程上损失的能量叫做能量损失率，它与粒子电荷、速度及通过物质的原子序数等有关。
α粒子的能量239P的能量为5.1Mev的α粒子, 它在空气中射程只有3.5cm，损失率较大，它在物质中射程很小，对于u在固体中的射程只有几十微米。
β射线的射程较α粒子大得多，在空气中可达数米，对金属如铝为若干毫米。
2. γ射线与物质的互相作用γ射线光子与物质的互相作用有三种方式，即光电效应、康普顿散射和电子偶效应。
通过这三种作用，γ射线被物质吸收，ⅹ射线与γ射线相同，只是光子能量较低，来源不同，故以下所讨论的γ射线的性质同样适用于ⅹ射线。
高中物理-专题 原子核物理(基础篇)(解析版)
2021年高考物理100考点最新模拟题千题精练（选修3-5）第六部分原子物理专题6.10 原子核物理（基础篇）一．选择题1．（2020四川眉山二诊）地光是在地震前夕出现在天边的一种奇特的发光现象，它是放射性元素氡因衰变释放大量的带电粒子，通过岩石裂隙向大气中集中释放而形成的。
已知氡22286Rn的半衰期为3.82d，经衰变后产生一系列子体，最后变成稳定的20682Pb，在这一过程中A. 要经过4 次α衰变和4 次β衰变B. 要经过4 次α衰变和6 次β衰变C. 氡核22286Rn的中子数为86，质子数为136D. 标号为a、b、c、d 的4 个氡核22286Rn经3.82d 后一定剩下2 个核未衰变【参考答案】A【名师解析】原子核衰变，一次α衰变，核电荷数减少2，质量数减少4；一次β衰变，核电荷数增加1，质量数不变；所以氡22286Rn经过一系列衰变最后变成稳定的20686Pb要经过n=222-2064=4次α衰变，经过4次β衰变，选项A正确B错误；氡核22286Rn的质子数为86，中子数222-86= 136，选项C错误；由于半衰期是对大量原子核的统计规律，对几个原子核没有意义，所以标号为a、b、c、d 的 4 个氡核22286Rn经3.82d 后不一定剩下 2 个核未衰变，选项D错误。
2. （2020全国I卷高考仿真模拟1）下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是()A.γ射线是高速运动的电子流B.氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大C.太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变D.210 83Bi的半衰期是5天，100克210 83Bi经过10天后还剩下50克【参考答案】B【名师解析】β射线是高速电子流，而γ射线是一种电磁波，选项A错误.氢原子辐射光子后，绕核运动的电子距核更近，动能增大，选项B正确.太阳辐射能量的主要来源是太阳内部氢核的聚变，选项C错误.10天为两个半衰期，剩余的210 83Bi 为100×1()2t τ g ＝100×(12)2 g ＝25 g ，选项D 错误. 3.（2020年4月贵州模拟）核反应方程为U 23892→323490Th x +，根据方程提供的信息，下例说法中正确的是（ ）A.方程中的x 3表示的是电子B.方程表示的是原子的裂变C.这种核反应的变化是自发的，与原子所处的物理化学状态无关D.这种核反应没有质量亏损【参考答案】C【命题意图】考查原子核的衰变规律和核反应方程等必备知识。
核安全工程师综合知识第一章原子核物理知识(精简版)
（第一章）原子核物理基础引言（P1）1.1895年X射线1896年放射性这三大发现揭开了近代物理的序幕，物质结构的研究开始进入微观领域。
1897年电子2.放射性现象1896年法国科学家贝克勒尔（Becquerel A.H）发现的天然放射性现象是人类第一次观察到核变化的情况，通常人们把这一重大发现看成是原子核物理的开端。
3.20世纪50年代，逐步形成了研究物质结构的三个分支学科，即原子物理、原子核物理和粒子物理，这三者各有独立的研究领域和对象，但又紧密关联。
本章重点论述原子核物理这一领域。
第一节原子和原子核的基本性质（P1-6）1.到目前为止，包括人工制造的不稳定元素在内，人们已经知道了100多种元素。
2.1911年卢瑟福(Rutherford R.C.)根据α粒子的散射实验提出了原子的核式模型的假设，即原子是由原子核和核外电子组成。
补充：1898年, 卢瑟福（Rutherford）在“贝可勒尔射线”中发现了α、β粒子,后来证实了α射线是氦原子核，β射线是电子。
3.原子就被分成两部分来处理：核外电子的运动构成了原子物理学的主要内容，而原子核则成了另一门学科——原子核物理学的主要研究对象。
原子和原子核是物质结构互相关联又泾渭分明的两个层次。
4.关于电子：（1）电子是由英国科学家汤姆逊(Thomson J.J.)于1897年发现的，也是人类发现的第一个微观粒子。
（2）电子性质：①电子带负电，电子电荷的值为e＝1.602 177 33×10-19CPS: 电荷是量子化的，即任何电荷只能是e的整数倍。
②电子的质量为m e＝9.109 389 7×10-31kg补充：质子质量：1.6726231×10-27kg；中子质量：1.6749273×10-27kg5.原子核性质：（1）原子核带正电荷，原子核的电荷集中了原子的全部正电荷。
（2）原子核的质量远远超过核外电子的总质量；（3）原子核的线度只有几十飞米，而密度高达108t/cm3PS:1fm＝10-15m＝10-13cm 1nm=10-9m6.关于原子（1）原子的大小是由核外运动的电子所占的空间范围来表征的；（2）原子的大小即半径约为10-8cm的量级。