原子核的基本性质
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第24章 原子核物理和粒子物理简介
M (Z , A) m(Z , A) Zme Be (Z ) / c
例如，对于氢原子，我们有
2
Be (Z ) 13.6eV
mHc 13.6eV mpc mec
2 2
2
二、原子核的模型
卢瑟福用粒子轰击金箔的散射实验
1 1 (2 e )(79 e ) 2 mα v 2 4π 0 2R
I I0et
国际单位：贝克勒尔(Bq) 1Bq表示每秒发生一次核衰变的放射源的活度。 常用单位：居里( Ci)
1Ci 3.7 10 Bq
10
二、原子核的三种衰变方式
1、 粒子衰变
是不稳定核自发地放出氦核的过程。 射线是粒子流，是带正电的氦核。
一般的过程可以表示为：
A Z
X
A4 Z 2
T1
2
ln 2
0.693
平均寿命
每个原子核衰变前存在的时间的平均值。
原子核的寿命：
L t (dN ) t Ndt t N 0 e
0
t
0
dt
N0
平均寿命：
L 1 N0
平均寿命与半衰期的关系：
T1 2 ln 2
几种放射性同位素的半衰期 同位素 衰变方式 半衰期
原子核的自旋和磁矩
原子核
2 1
6 3 7 3
自旋量 子数
1 1 3/2 1
磁矩
0.8565p
自旋量 原子核 子数
16 8
磁矩
——
1.16p
H
O
0 3/2 3/2 9/2
Li Li
0.8213p
第一章 原子核的基本性质
式中
r0 (1.4 1.5) 10 cm (1.4 1.5) fm
1fm=10-13cm = 10-15m
R r0 A
1/ 3
(1.1 8)
13
（2） 电荷分布半径
测量方法：利用高能电子在原子核上的散射，电 子波长小于核半径
E E m c 2 k 0 1 2 2 4 2 E (c p m0 c ) h p hc 解之得 1 2 [ Ek ( Ek 2m0c )] 2
3. 测量方法---质谱仪
三部分: 离子源、电磁场、探测器
质量为M的离子通过加速电极后所具有的速度v,满足下列关系：
M 2 qV 2
(1.1 2)
被加速的离子在磁场B的作用下，将在垂直磁场的平面内以半 径R作圆弧运动，最后通过狭缝 S 2到达接收电极。于是有
由以上两个式子消去v可得
Mv 2 qvB R
e e l Pl gl P l 2me 2me
（1.3-2）
s g s B Ps
（1.3-3）
和
l g l B Pl
（1.3-4）
e 式中 B 9.2740 10 24 A · m 2,称之为玻尔磁子。 2me
qB 2 R 2 M 2V
3作用半径
中子、质子等粒子的散射 快中子---核散射
2 ( R )
2
散射截面等于单位时间的散射粒子数除以入射 粒子通量[表示一个入射粒子被单位面积靶上 一个靶核散射的几率]
测得R
实验表明：核半径与质量数A有关。它们之间的关系可近似地表 示作下面的经验公式：
设F=I+j，I+j-1，…时的相互作用能E分别为E1， E2,…，由（1.2-8）式就容易算得两相邻能级的间距
2.核物理与粒子物理讲义-第一章原子核的基本性质1
与此同时，天体物理的许多重要问题如能量和元素的来源，中子星 的结构和冷却，超新星的爆发，都涉及到基本的核物理问题，尤其是弱 束缚核的结构和反应。另一方面，天体中的核过程与核聚变等装置中的 核过程相似，通过相关研究可以为核能源开发应用等提供重要信息和参 考资料。核物理与天体物理的交叉不仅是人类认识天体及宇宙演化过程 及规律的重要方式，并且与能源开发和利用、国防安全建设等密切相 关。放射性核束物理涉及众多新的核样本和核数据，将在超重核合成合 成、新型核材料、新型核能装置等方面产生难以估量的重大影响。
1、259Db合成：首次进入超重核区
测量结果: Eα = 9.47MeV,
22Ne+241Am→259Db
探测器面对产物样品测得的α谱
T1/2 = 0.47 s， Qα=9.70MeV 我国新核素合成首次进入超重区!
A new alpha-emitting isotope 259Db Euro. Phys. J.，A10, (2001) 21-25 产物样品移去后测得的α谱
(197 Au, 10 B, 16 C, 10 He, 11Li, 11Be) 79 5 6 2 3 4 2 3 235 U, 238 U) (1 1H, 1H, 1H 92 92 3 4 (2 1H, 2 He, 3 Li) 40Ar , 40K , 40Ca ) (18 19 20 60m 60 * 同核异能素(Isomer)：有确定的质子数和中子数但能量不同的核素 ( 27 Co或27 Co )
■
未来5年— 超重元素探索和新核素的合成
关键科学问题：超重核合成的新机制和技术
1）截面1 pb以下；2）现有融合体系中子数缺10个左右；3）长寿命核无法利 用现有在束 α-α 级联衰变的方法进行单个事件鉴别
原子核的基本性质
1u =
1 12
12
1 1 =1.6605655×10 27kg = NA 12 6.022045×1023
8
第一章 原子核的基本性质
测质量的质谱仪方法（电磁方法）：
首先让原子电离，然后在电场中加速以获得一定动能，接着在磁场中偏 转，由偏转的曲率半径的大小可求得离子的质量。 D 为一扁平的真空盒，放于磁铁间隙内；
实际仪器中，B和R都已固定，q也已知，只要改变加速电势差V就可测得 不同的粒子质量M。
例：设离子带一个单位电荷，B=0.3580T，R=0.05m，实验测得V=672V
时，离子电流有一极大值，则由公式可以算出所测离子质量
19 ×(0.358)2 ×(0.05)2 qB2R2 1.6×10 Kg = 3.81×10 26kg = 2×672 2V
13
第一章 原子核的X ：元素符号
Z ：核电荷数 N ：中子数 A ：核子数（A＝Z＋N）
Li4
A
元素符号X与Z具有唯一的确定关系，
Z可省略， N＝A－Z 也可省略。
X
7
Li
14
第一章 原子核的基本性质
§1.3．核的半径
(1)核力作用半径：核力有一作用半径，在半径之外，核力为零。这
7
第一章 原子核的基本性质
§1.2．核的质量
原子的质量是原子核质量与核外电子质量之和，同时考虑结合能时：
MA=MN+Me-We
一般不必推算原子核质量，对于核的变化（核反应），变化前后的
电子数目不变，电子的质量可以自动相消 一个原子质量单位定义如下：
1u=12C原子质量的
原子质量单位与kg的关系为：
种半径叫做核半径，这样定义的核半径是核力作用的半径
1 12
12
1 1 =1.6605655×10 27kg = NA 12 6.022045×1023
8
第一章 原子核的基本性质
测质量的质谱仪方法（电磁方法）：
首先让原子电离，然后在电场中加速以获得一定动能，接着在磁场中偏 转，由偏转的曲率半径的大小可求得离子的质量。 D 为一扁平的真空盒，放于磁铁间隙内；
实际仪器中，B和R都已固定，q也已知，只要改变加速电势差V就可测得 不同的粒子质量M。
例：设离子带一个单位电荷，B=0.3580T，R=0.05m，实验测得V=672V
时，离子电流有一极大值，则由公式可以算出所测离子质量
19 ×(0.358)2 ×(0.05)2 qB2R2 1.6×10 Kg = 3.81×10 26kg = 2×672 2V
13
第一章 原子核的X ：元素符号
Z ：核电荷数 N ：中子数 A ：核子数（A＝Z＋N）
Li4
A
元素符号X与Z具有唯一的确定关系，
Z可省略， N＝A－Z 也可省略。
X
7
Li
14
第一章 原子核的基本性质
§1.3．核的半径
(1)核力作用半径：核力有一作用半径，在半径之外，核力为零。这
7
第一章 原子核的基本性质
§1.2．核的质量
原子的质量是原子核质量与核外电子质量之和，同时考虑结合能时：
MA=MN+Me-We
一般不必推算原子核质量，对于核的变化（核反应），变化前后的
电子数目不变，电子的质量可以自动相消 一个原子质量单位定义如下：
1u=12C原子质量的
原子质量单位与kg的关系为：
种半径叫做核半径，这样定义的核半径是核力作用的半径
原子核的基本性质
四、 质量和结合能
原子核的液滴模型
1.质量：核质量＝原子质量－核外电子总质量
实际中，常近似用原子质量。 原子质量单位：
1u
12 1 1.6605387 1027 kg N A 12
由质能关系： E
mc 2
1uc 2 931.494MeV
电子静止质量：
me c 2 0.511MeV
R 1.1 A1/ 3 fm
高能电子
3.改进公式：
R rp z1/ 3 , rp 1.64 fm
4.实验表明：对中质比大的原子核，中子的分布半径比质子的大， 出现“中子皮”，“中子晕”。
6 2
He, 48 Be
11 3
Li
5.估计核的密度
4 4 V R 3 r03 A A 3 3
不能直接测量，通过原子核与其它粒子相互作用间接测量.
1.核力作用半径
通过中子、质子或者其它原子核与核作用，得到经验公式：
R r0 A1/ 3 , r0 (1.4 1.5) fm
n, p 原子核
2.电荷分布半径：
用高能电子在原子核上的散射，要求：电子的波长必须小于核的半径， 即要求电子的能量高
第一节
一、 组成
原子核的电荷、质量和半径
原子核＝质子＋中子 核子
A Z
X A Z
同位素(Isotope):
Z相同
同中子素(Isotone):
同量异位素(Isobar): 同量异能素(Isomer):
A-Z相同
A相同 能量状态不同
60
Co, 60 mCo
7 3 7 Li4 , 4 Be3
镜像核(mirror nuclei): A相同,质子数和中子数互换
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 3033434ππ==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(),(),(2A Z Z Z A Z c A Z m A ZB ∆-∆-+∆=∆=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。
原子核的基本性质
• 表示原子质量的单位：amu (u), MeV/c2
原子核的半径
r r0 A
• 原子核密度的量级：
1
3
• 原子核半径参数r0：1.1(1.2)fm（核电荷分 布）， 1.4~1.5fm（核力作用） 1014 g/cm3
讨论和提问
Werner Heisenberg
• born Dec. 5, 1901, Wurzburg, Ger. died Feb. 1, 1976, Munich • German physicist and philosopher who discovered a way to formulate quantum mechanics in terms of matrices (1925). For that discovery, he was awarded the Nobel Prize for Physics for 1932. • In 1927 he published his indeterminacy, or uncertainty, principle, upon which he built his philosophy and for which he is best known.
中子(neutron)
• 电荷、质量 • 存在方式 • 发现: 9Be(α,n)12C
• 用途 • 稳定性
James Chadwick
• born Oct. 20, 1891, Manchester, Eng. died July 24, 1974, Cambridge, Cambridgeshire
Proton
• The discovery of the proton dates to the earliest investigations of atomic structure. • While studying streams of ionized gaseous atoms and molecules from which electrons had been stripped, Wilhelm Wien (1898) and J.J. Thomson (1910) identified a positive particle equal in mass to the hydrogen atom. • Ernest Rutherford showed (1919) that nitrogen under alpha-particle bombardment ejects what appear to be hydrogen nuclei. • By 1920 he had accepted the hydrogen nucleus as an elementary particle, naming it proton.
原子核的半径
r r0 A
• 原子核密度的量级：
1
3
• 原子核半径参数r0：1.1(1.2)fm（核电荷分 布）， 1.4~1.5fm（核力作用） 1014 g/cm3
讨论和提问
Werner Heisenberg
• born Dec. 5, 1901, Wurzburg, Ger. died Feb. 1, 1976, Munich • German physicist and philosopher who discovered a way to formulate quantum mechanics in terms of matrices (1925). For that discovery, he was awarded the Nobel Prize for Physics for 1932. • In 1927 he published his indeterminacy, or uncertainty, principle, upon which he built his philosophy and for which he is best known.
中子(neutron)
• 电荷、质量 • 存在方式 • 发现: 9Be(α,n)12C
• 用途 • 稳定性
James Chadwick
• born Oct. 20, 1891, Manchester, Eng. died July 24, 1974, Cambridge, Cambridgeshire
Proton
• The discovery of the proton dates to the earliest investigations of atomic structure. • While studying streams of ionized gaseous atoms and molecules from which electrons had been stripped, Wilhelm Wien (1898) and J.J. Thomson (1910) identified a positive particle equal in mass to the hydrogen atom. • Ernest Rutherford showed (1919) that nitrogen under alpha-particle bombardment ejects what appear to be hydrogen nuclei. • By 1920 he had accepted the hydrogen nucleus as an elementary particle, naming it proton.
原子物理第九章原子核
三. 衰变
是核电荷数改变而核子数不变的核衰变。主要有： -衰变，+衰变，K俘获
1.- 衰变能谱与中微子假设
-衰变中，放出负电子，原子核变为原子序数增加1的核。
衰变面临的难题
衰变连续谱导致了下列无法解释的难题：
1）连续谱的出现与能量守恒以及核能级量子 化相矛盾 由 衰变知核能级是量子化的， 而衰变能 是一定的，等于 E， 一定的衰变能在核与 粒 子之间分配时， 若 粒子分得的能量是连续 的，那就意味着核能级也是连续的，如果核能 级不连续,那么在没有核能级的地方， 系统能 量不守恒；
它的两侧，构成稳定核素区。
②、稳定核素中质子数与中子数之比：轻核
为1；最重的核 N / Z 1.6
③、Z<84的核素有一个或几个稳定的同位素;
Z>84的以及质子数或中子数过多的核都
是不稳定的放射性的同位素。
4.原子核的大小和形状
原子核的形状一般为近似椭球，其长短半轴之比一般不大于 5/4，可近似看作球形。核电四极矩是核偏离球形的量度。
1930年，泡利针对上述矛盾，大胆地提出 了中微子假说。他预言，在 衰变的同时，还 发射一个自旋为 1 2 ，不带电, 静质量几乎为0 的粒子。 称其为中微子 ( ) ， 引入中微子之 后，上述矛盾迎刃而解。并且人们在1956年从 实验中找到了中微子。 中微子特性 中微子 的静质量几乎为0--不大于 10eV ； 穿透本领极大，在原子密度为 10 (个 cm ) 的 物质中，其平均自由程约为 1016 km ；即使在 核物质中，平均自由程也达 1km，因此，它 穿越地球被俘获的几率是 1012 ，它的自 旋为 2
µ ´I（核磁子） -1.91280
+2.79255 +0.857348 0 +0.82189 +3.25586 -1.1774 表6.2续
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87 38
Sr
m
激发态半衰期为2.81hr。
6、偶A核： 偶偶核(e-e核)
中子数N、质子数Z 均为偶数的核素。
4 2
奇奇核(o-o核)
中子数N、质子数Z 均为奇数的核素。
6 3
He2
46 20
Ca26
35 17
Li3
32 15 17
P
奇A核：偶奇核(e-o核)、奇偶核(o-e核)。
13 6
C7
奇中子核，
2 1
H1
3 2
He1
14 6
C8
16 8
O8
4、同量异位素（isobar） 质量数A相同，质子数Z不同的核素。
40 18
Ar
40 19
K
95 40
Zr
95 41
Nb
5、同质异能素（isomer） 质子数 Z 和中子数 N 均相同，而能态不 同的核素。
87 38
Sr
87 38
Sr
m
同质异能态： 同质异能素所处的能态，是寿命比较长的激发态。
稳定核素的奇偶分类表：
Z e e o o N e o e o 名 称 偶偶核 偶奇核 奇偶核 奇奇核 稳定核素数目 166 56 53 9
氦核(质量数4，电荷数＋2)的大小为：d 5 fm
假设氦核中有电子，那么电子的德布罗意波长 不能大于2d，即 10 fm
hc 1240fm MeV 124 由不确定关系： p c 10 cfm c MeV h
由相对论方程： E pc m 0 c
H U
2 1
H
238 92
3 1
H
氢的三种同位素； 铀的二种同位素。
U
某元素中各同位素天然含量的原子数百分比称为 同位素丰度。
1 1
H
2 1
H
18
99.985%、0.015%
16
O
17
O
O
99.756%、0.039%、0.205%
3、同中子异荷素（isotone） 中子数N相同，质子数Z不同的核素。 也称为同中子素或同中异位素。
原子的电中性，要求：
• 原子核所带电量与核外电子电量相等， • 核电荷与核外电子电荷符号相反。
即：核电荷Ze，核外电子电荷–Ze。
2、中子的发现与原子核的组成 发现中子之前，人们猜测原子核是 由质子和电子组成的。
这个假设可以解释原子核的质量和 电荷。
但也遇到了不可克服的困难。 与实验和理论不符。
例子：
X
C
C
C
Co 60 Co
60
Co 60 Co m
58
两种核素，Z同，A、N不同。 两种核素，A、Z、N同，能态不同。
2、同位素（isotope）和同位素丰度
具有相同原子序数但质量数不同的核素称为某元素 的同位素。(即Z相同，N不同，在元素周期表中处于 同一个位置，具有基本相同化学性质。)
1 1 235 92
Cl18 奇质子核。
镜像核：中子数N、质子数Z互换的核素。
7 3
Li4
7 4
Be3
•核素图及β 稳 定曲线 核素图
β稳定曲线
核素图及β稳定曲线的特点：
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3000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 Z＝N 线， 而对重核则 N > Z. 3).偏离稳定曲线上方的核素为丰中子核 素，易发生β－衰变；下方的核素为缺中 子核素，易发生β＋衰变。
19.1 原子核的一般性质
一、原子核的发现与组成
上世纪初的原子模型（发现 原子核之前） J.J.汤姆生的原子模型：
正电荷均匀分布在一个 球体内，电子镶嵌在其中某 些平衡位置上，并作简谐振 动。
1856～1940 1906年诺贝尔物理奖
1、原子的核式模型 1909年卢瑟福散射试验， 1911年提出原子的核式模型。
质子数Z
A ZA
X Z N
XN
中子数N
实际上核素符号X和质子数Z具有唯一、确定的关 系，所以用符号AX足以表示一个特定的核素。
4. 原子核物理常用术语及意义
1、核素（nuclide）
具有一定数目的中子和质子以及特定能态的一种 原子核或原子称为核素。 A 12 12 12 Z N 6 6 6 核子数、中子数、质子数和能态只要有一个不同， 就是不同的核素。 208 208 两种核素，A同，Z、N不同。 86Tl 82 Pb 90 91 两种核素，N同，A、Z不同。 38 Sr 39Y
1901～1976
因量子力学方面 贡献，获1932年 诺贝尔物理奖。
核电荷数Z同时表示： 核内质子数，核的电荷数，核外电子数。
中子、质子和电子的质量与电荷
质量(u)
中子
mn 1.00866492 u
电荷(e)
0
质子
电子
m p 1.00727646 u
＋1
－1
24
me (1 / 1836 )u
1u 1.66053873 10 g
1e 1.60217646பைடு நூலகம் 10 C
19
3. 原子核的表示
原子核由中子和质子组成，中子不带电， 核子数A 元素符号X 质子带单位正电荷。中子和质子质量相当，分 别约等于一个原子质量单位。核中中子和质子 统称为核子，数目以 A表示， A称为核子数或 质量数，核中质子数记为 Z，中子数记为 N。 常用如下形式表示一个原子核：
2 2
2 2
pc
2
得到电子能量为：
E pc 124MeV
对比实验这一结论不存在，所以假设不成立，即核中 无电子。另外从原子核的自旋也可证明核中无电子。
1932年查德威克(J. Chadwick) 发现中子。(据此获1935年诺贝尔 物理学奖) 用 粒子轰击铍，铍放射出穿 透力很强的中性粒子，可以将含 氢物质中的质子击出，并证明其 有与质子相近的质量。
1891～1974
Be n C
9 12
实验中放出的不是高能，而是中子。
中子发现后，海森堡(W.Heisenberg) 很快提出，原子核由质子和中子组成， 并得到实验支持。
原子核由质子和中子组成， 中子和质子统称为核子。 中子不带电。质子带正电，电量为e。 电荷数为Z的原子核含有Z个质子。
1871～1937 1908年诺贝尔化学奖
其他主要贡献： 14 1 17 1919年， N H O
1920年，预言中子存在。
培养了12位诺贝尔奖获奖者。
卢瑟福散射实验结论：
• 正电荷集中在原子的中心，即原子核； • 线度为10–12cm量级，为原子的10–4量级； • 质量为整个原子的99.9%以上； 从此建立了原子的有核模型。
Sr
m
激发态半衰期为2.81hr。
6、偶A核： 偶偶核(e-e核)
中子数N、质子数Z 均为偶数的核素。
4 2
奇奇核(o-o核)
中子数N、质子数Z 均为奇数的核素。
6 3
He2
46 20
Ca26
35 17
Li3
32 15 17
P
奇A核：偶奇核(e-o核)、奇偶核(o-e核)。
13 6
C7
奇中子核，
2 1
H1
3 2
He1
14 6
C8
16 8
O8
4、同量异位素（isobar） 质量数A相同，质子数Z不同的核素。
40 18
Ar
40 19
K
95 40
Zr
95 41
Nb
5、同质异能素（isomer） 质子数 Z 和中子数 N 均相同，而能态不 同的核素。
87 38
Sr
87 38
Sr
m
同质异能态： 同质异能素所处的能态，是寿命比较长的激发态。
稳定核素的奇偶分类表：
Z e e o o N e o e o 名 称 偶偶核 偶奇核 奇偶核 奇奇核 稳定核素数目 166 56 53 9
氦核(质量数4，电荷数＋2)的大小为：d 5 fm
假设氦核中有电子，那么电子的德布罗意波长 不能大于2d，即 10 fm
hc 1240fm MeV 124 由不确定关系： p c 10 cfm c MeV h
由相对论方程： E pc m 0 c
H U
2 1
H
238 92
3 1
H
氢的三种同位素； 铀的二种同位素。
U
某元素中各同位素天然含量的原子数百分比称为 同位素丰度。
1 1
H
2 1
H
18
99.985%、0.015%
16
O
17
O
O
99.756%、0.039%、0.205%
3、同中子异荷素（isotone） 中子数N相同，质子数Z不同的核素。 也称为同中子素或同中异位素。
原子的电中性，要求：
• 原子核所带电量与核外电子电量相等， • 核电荷与核外电子电荷符号相反。
即：核电荷Ze，核外电子电荷–Ze。
2、中子的发现与原子核的组成 发现中子之前，人们猜测原子核是 由质子和电子组成的。
这个假设可以解释原子核的质量和 电荷。
但也遇到了不可克服的困难。 与实验和理论不符。
例子：
X
C
C
C
Co 60 Co
60
Co 60 Co m
58
两种核素，Z同，A、N不同。 两种核素，A、Z、N同，能态不同。
2、同位素（isotope）和同位素丰度
具有相同原子序数但质量数不同的核素称为某元素 的同位素。(即Z相同，N不同，在元素周期表中处于 同一个位置，具有基本相同化学性质。)
1 1 235 92
Cl18 奇质子核。
镜像核：中子数N、质子数Z互换的核素。
7 3
Li4
7 4
Be3
•核素图及β 稳 定曲线 核素图
β稳定曲线
核素图及β稳定曲线的特点：
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3000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 Z＝N 线， 而对重核则 N > Z. 3).偏离稳定曲线上方的核素为丰中子核 素，易发生β－衰变；下方的核素为缺中 子核素，易发生β＋衰变。
19.1 原子核的一般性质
一、原子核的发现与组成
上世纪初的原子模型（发现 原子核之前） J.J.汤姆生的原子模型：
正电荷均匀分布在一个 球体内，电子镶嵌在其中某 些平衡位置上，并作简谐振 动。
1856～1940 1906年诺贝尔物理奖
1、原子的核式模型 1909年卢瑟福散射试验， 1911年提出原子的核式模型。
质子数Z
A ZA
X Z N
XN
中子数N
实际上核素符号X和质子数Z具有唯一、确定的关 系，所以用符号AX足以表示一个特定的核素。
4. 原子核物理常用术语及意义
1、核素（nuclide）
具有一定数目的中子和质子以及特定能态的一种 原子核或原子称为核素。 A 12 12 12 Z N 6 6 6 核子数、中子数、质子数和能态只要有一个不同， 就是不同的核素。 208 208 两种核素，A同，Z、N不同。 86Tl 82 Pb 90 91 两种核素，N同，A、Z不同。 38 Sr 39Y
1901～1976
因量子力学方面 贡献，获1932年 诺贝尔物理奖。
核电荷数Z同时表示： 核内质子数，核的电荷数，核外电子数。
中子、质子和电子的质量与电荷
质量(u)
中子
mn 1.00866492 u
电荷(e)
0
质子
电子
m p 1.00727646 u
＋1
－1
24
me (1 / 1836 )u
1u 1.66053873 10 g
1e 1.60217646பைடு நூலகம் 10 C
19
3. 原子核的表示
原子核由中子和质子组成，中子不带电， 核子数A 元素符号X 质子带单位正电荷。中子和质子质量相当，分 别约等于一个原子质量单位。核中中子和质子 统称为核子，数目以 A表示， A称为核子数或 质量数，核中质子数记为 Z，中子数记为 N。 常用如下形式表示一个原子核：
2 2
2 2
pc
2
得到电子能量为：
E pc 124MeV
对比实验这一结论不存在，所以假设不成立，即核中 无电子。另外从原子核的自旋也可证明核中无电子。
1932年查德威克(J. Chadwick) 发现中子。(据此获1935年诺贝尔 物理学奖) 用 粒子轰击铍，铍放射出穿 透力很强的中性粒子，可以将含 氢物质中的质子击出，并证明其 有与质子相近的质量。
1891～1974
Be n C
9 12
实验中放出的不是高能，而是中子。
中子发现后，海森堡(W.Heisenberg) 很快提出，原子核由质子和中子组成， 并得到实验支持。
原子核由质子和中子组成， 中子和质子统称为核子。 中子不带电。质子带正电，电量为e。 电荷数为Z的原子核含有Z个质子。
1871～1937 1908年诺贝尔化学奖
其他主要贡献： 14 1 17 1919年， N H O
1920年，预言中子存在。
培养了12位诺贝尔奖获奖者。
卢瑟福散射实验结论：
• 正电荷集中在原子的中心，即原子核； • 线度为10–12cm量级，为原子的10–4量级； • 质量为整个原子的99.9%以上； 从此建立了原子的有核模型。