大学物理--原子核的放射性衰变
【清华大学工物系课件】电离辐射探测_工程硕士课程(1)-原子核物理的基本概念与知识
, ,
Penetration sheet of paper
Charge/Mass +2q/4mp no charge
–q/me or +q/me few mm metal several cm lead
此外，还有中子发射、质子发射、裂变等
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原子核自发地发射各种射线的现象，称为放射 性。 能自发地发射各种射线的核素称为放射性核素， 也称为不稳定核素。 放射性现象与原子核的衰变密切相关。 原子核的衰变：
Nobel Prize for chemistry for his work in radioactivity”
其他主要贡献： 14 N 1H 17O 1919年，
1920年，预言中子存在。
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培养了12位诺贝尔奖获奖者 （玻尔，查德威克„„）。
卢瑟福散射实验→原子的核式模型：
清华大学工程物理系工程硕士课程
Ionization Radiation Detection
辐 射 探 测 学
(1)
授课教师：李玉兰
2009.9.21～2008.11.9（7次）
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§1.原子核物理的基本概念与知识
§1.1 §1.2 §1.3 §1.4 §1.5 原子核的基本性质 原子核的放射性 什么是致电离辐射？ 一些必要的单位与定义 射线源
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2. 放射性的指数衰减规律
实验发现，放射性核素 Rn 放出一个 粒子，变 222 Po 成 218 ，而 86 Rn 的数目每4天减少一半。 84
222 86
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222Rn的衰变曲线
2024版大学物理(下)电子工业出版社PPT课件
01大学物理概述与回顾Chapter01掌握物理学基本概念、原理和定律，理解物质的基本结构和基本相互作用。
020304培养科学思维能力和分析解决实际问题的能力。
了解物理学在科学技术发展中的应用和对社会发展的影响。
养成良好的学习习惯和严谨的科学态度。
大学物理课程目标与要求01020304牛顿运动定律、动量守恒定律、能量守恒定律等。
力学热力学第一定律、热力学第二定律、气体动理论等。
热学库仑定律、电场强度、电势差、磁场强度等。
电磁学光的干涉、衍射、偏振等基本概念和原理。
光学上学期知识点回顾01020304振动与波动量子力学基础电磁波的辐射与传播固体物理基础本学期学习内容预览010204学习方法与建议认真听课，做好笔记，及时复习巩固所学知识。
多做习题，加深对物理概念和原理的理解。
积极参加课堂讨论和实验活动，提高分析问题和解决问题的能力。
拓展阅读相关物理书籍和文献，了解物理学前沿动态。
0302电磁学基础Chapter静电场的定义与性质库仑定律电场强度与电势高斯定理静电场及其性质恒定电流与电路分析电流的定义与分类欧姆定律基尔霍夫定律电阻、电容和电感磁场与磁感应强度磁场的定义与性质磁感应强度的定义与计算磁场的高斯定理与安培环路定律磁场对运动电荷的作用力电磁感应定律及应用电磁感应现象与法拉第电磁感应定律描述磁场变化时产生感应电动势的规律。
楞次定律与自感、互感现象描述感应电流的方向以及自感、互感现象中感应电动势的大小和方向。
磁场的能量与磁场力做功描述磁场中储存的能量以及磁场力对电流做功的过程。
电磁感应在日常生活和科技中的应用如交流电的产生、电动机和发电机的原理、电磁炉和微波炉的工作原理等。
03振动与波动Chapter物体在平衡位置附近做周期性的往返运动，称为简谐振动。
简谐振动的定义特征量简谐振动的运动学方程简谐振动的动力学特征振幅、周期（或频率）、相位。
描述简谐振动物体位移随时间变化的规律。
满足F=-kx的回复力特征。
2024版《大学物理》全套教学课件(共11章完整版)
01课程介绍与教学目标Chapter《大学物理》课程简介0102教学目标与要求教学目标教学要求教材及参考书目教材参考书目《普通物理学教程》（力学、热学、电磁学、光学、近代物理学），高等教育出版社；《费曼物理学讲义》，上海科学技术出版社等。
02力学基础Chapter质点运动学位置矢量与位移运动学方程位置矢量的定义、位移的计算、标量与矢量一维运动学方程、二维运动学方程、三维运动学方程质点的基本概念速度与加速度圆周运动定义、特点、适用条件速度的定义、加速度的定义、速度与加速度的关系圆周运动的描述、角速度、线速度、向心加速度01020304惯性定律、惯性系与非惯性系牛顿第一定律动量定理的推导、质点系的牛顿第二定律牛顿第二定律作用力和反作用力、牛顿第三定律的应用牛顿第三定律万有引力定律的表述、引力常量的测定万有引力定律牛顿运动定律动量定理角动量定理碰撞030201动量定理与角动量定理功和能功的定义及计算动能定理势能机械能守恒定律03热学基础Chapter1 2 3温度的定义和单位热量与内能热力学第零定律温度与热量热力学第一定律的表述功与热量的关系热力学第一定律的应用热力学第二定律的表述01熵的概念02热力学第二定律的应用03熵与熵增原理熵增原理的表述熵与热力学第二定律的关系熵增原理的应用04电磁学基础Chapter静电场电荷与库仑定律电场与电场强度电势与电势差静电场中的导体与电介质01020304电流与电流密度磁场对电流的作用力磁场与磁感应强度磁介质与磁化强度稳恒电流与磁场阐述法拉第电磁感应定律的表达式和应用，分析感应电动势的产生条件和计算方法。
法拉第电磁感应定律楞次定律与自感现象互感与变压器电磁感应的能量守恒与转化解释楞次定律的含义和应用，分析自感现象的产生原因和影响因素。
介绍互感的概念、计算方法以及变压器的工作原理和应用。
分析电磁感应过程中的能量守恒与转化关系，以及焦耳热的计算方法。
电磁感应现象电磁波的产生与传播麦克斯韦方程组电磁波的辐射与散射电磁波谱与光子概念麦克斯韦电磁场理论05光学基础Chapter01光线、光束和波面的概念020304光的直线传播定律光的反射定律和折射定律透镜成像原理及作图方法几何光学基本原理波动光学基础概念01020304干涉现象及其应用薄膜干涉及其应用（如牛顿环、劈尖干涉等）01020304惠更斯-菲涅尔原理单缝衍射和圆孔衍射光栅衍射及其应用X射线衍射及晶体结构分析衍射现象及其应用06量子物理基础Chapter02030401黑体辐射与普朗克量子假设黑体辐射实验与经典物理的矛盾普朗克量子假设的提普朗克公式及其物理意义量子化概念在解决黑体辐射问题中的应用010204光电效应与爱因斯坦光子理论光电效应实验现象与经典理论的矛盾爱因斯坦光子理论的提光电效应方程及其物理意义光子概念在解释光电效应中的应用03康普顿效应及德布罗意波概念康普顿散射实验现象与经德布罗意波概念的提典理论的矛盾测不准关系及量子力学简介测不准关系的提出及其物理量子力学的基本概念与原理意义07相对论基础Chapter狭义相对论基本原理相对性原理光速不变原理质能关系广义相对论简介等效原理在局部区域内，无法区分均匀引力场和加速参照系。
《原子核物理》(辐照方向)课程大纲
《原子核物理》课程教学大纲课程性质：专业基础课教学对象：核工程与核技术辐射化工专业本科学生学时学分：54学时 3学分编写单位：核工程与技术学院编写人：杜纪富审定人：编写时间：2011年5月一、课程说明1、课程简介本课程是原子物理学课程的姊妹篇，它以阐述原子及原子核的结构、特性为中心。
主要内容包括核结构模型、原子核的放射性、α衰变、β衰变、γ衰变、核反应及核能和放射性的应用等。
2、课程教学目标本课程是近代物理学中的一个重要领域。
通过该门课程的学习，使学生了解和掌握原子核的基本性质和结构、放射性现象及一般规律、原子核反应、射线与物质的相互作用、离子加速器、原子能的利用、核技术及应用、粒子物理的一些简单理论，为学生将来继续学习核工程与核技术的课程奠定理论基础和实验技术能力。
3、预修课程与后续课程大学物理、量子力学、原子物理学4、教学手段及教学方法建议原子核物理学是现代物理学的重要内容，作为应用物理专业的学生，原子核物理学的基础知识理论成为必要的学习内容。
因此本门课程首先把基础知识和基本技能教给学生，使得学生扎实地学好，然后再介绍相关现代科学技术的重要成果。
本课程以讲授为主，然后在课程中会介绍与核辐射相关的案例以及实验等。
5、考核方式平时成绩占30%（考勤、课堂表现和作业），闭卷考试成绩占70%。
6、指定教材杨福家等著，原子核物理（第一版）复旦大学出版社，19937、教学参考书[1] 卢希庭主编，原子核物理，原子能出版社，2000年[2] 王炎森、史福庭，原子核物理学，原子能出版社， 1998年8、教学环节及学时安排表1 课程学时分配表9、教学大纲修订说明二、教学内容第一章原子核物理（8学时）教学目标1、了解原子核物理的研究对象及其发展历史2、理解原子核是由核子（中子和质子）组成的，原子核半径的两种含义。
3、理解原子核的结合能及其与质量的关系。
4、了解原子核的自旋、磁矩、电四极矩、宇称的定义。
本章重点1、原子核半径的两种含义以及结合能与质量的关系。
原子物理学课程学习资料
《原子物理学》课程学习资料（2011年5月许迈昌编写）一、教学目的：本课程是应用物理学的一门专业基础课，属普通物理课程，其任务使学生掌握原子的组成成份，理解组成原子的电子、原子核之间的相互作用及电子的运动规律，理解原子的量子理论，理解电子的量子角动量和量子磁矩，理解磁场对原子磁矩的作用，理解原子能级结构，理解原子辐射规律和原子光谱．理解原子核的组成以及核衰变、核反应等现象．了解原子物理的实验方法及具体应用，提高学生科学研究的素质． 二、课程内容要求第一章 原子的位形：卢瑟福模型理解电子和原子核的电量、质量和大小量级，使学生掌握原子线度及组成成份，掌握原子的卢瑟福有核模型，理解α粒子散射的实验和理论．瞄准距离21201cot ,224Z Z e a b a Eθπε==第二章 原子的量子态：玻尔模型理解黑体辐射、光电效应规律，使学生理解微观领域物理量的量子化规律，逐步理解微观领域的研究方法，理解原子核对核外电子的基本作用——库仑场，理解玻尔原子量子能级（假说）与原子光谱（实验测量）的关系．光量子的能量与动量,/E h p h c νν==，类氢离子光谱波数242222230211111(),,()(4)21e A A e e Ae m E R R Z R R m c m n n ch hc hc m παλπε∞=-===='+。
第三章 量子力学导论：理解波粒二象性,/,E h h p p mv νλ===、不确定关系/2,/2x x p E t ∆∆≥∆∆≥ 、波函数、概率密度2P ψ=、态叠加原理，薛定谔方程等概念与规律．使学生了解研究微观领域的基础——量子力学的基本概念和基本理论，掌握原子的角动量量子规则． 第四章 原子的精细结构：电子的自旋理解原子磁矩、电子自旋的概念，使学生掌握微观领域独有的自旋运动，理解自旋与轨道相互作用，理解关于原子角动量的矢量模式，理解原子角动量的耦合方式，理解原子磁矩与原子角动量的关系，理解磁场对原子磁矩的作用，理解原子光谱精细结构产生的原因，理解塞曼效应与原子角动量的关系．222ˆˆ31()ˆ22J SL g J-=+，,j z j j B m g μμ=-，0,1,2,,j m j=±±± ，类氢原子L-S 耦合43()2(1)Z U E n l l α∆=+，2211()4e eB m g m g m ννπ'=+-，帕刑-巴拉克效应(2)2s L ee BU m m m =+ ， 第五章 多电子原子：泡利原理理解氦光谱和能级、角动量耦合、泡利原理、周期表、多电子组态和原子能态、洪特定则的内容．掌握两个角动量耦合的一般法则，理解两个价电子原子的光谱和能级，理解泡利原理，了解元素周期表、原子壳层理论，了解多电子组态和原子能态的关系，了解用ML 投影方法给出原子基态．第六章X射线：理解X射线产生的机制，了解X射线的吸收，了解吸收限、掌握康普顿散射．第七章原子核物理学概论：认识核的基本特性，掌握结合能、核自旋、核磁矩等概念，了解核力、核结构模型，了解核衰变的统计规律、α衰变、β衰变、了解γ衰变．参考书目1 韦斯科夫．二十世纪物理学．科学出版社，19792 费米夫人．原子在我家中．科学出版社，19793 王福山．近代物理学史研究（一）（1983），（二）（1986）．复旦大学出版社．二、部分习题(一)论述题1．夫朗克—赫兹实验的原理和结论。
原子核物理实验方法Chapter1
1.1核衰变数和计数的统计分布
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放射性计数的统计涨落： 在放射性测量中，即使所有实验条 件都是稳定的， 在相同时间内对同 在相同时间内对同一对象进行多次测量，每 对象进行多次测量，每 次测到的计数并不完全相同，而是围绕某个平均值上下涨落。 1. 不是观测者的主观因素造成的 2. 不是测量条件变化引起的。 3. 而是微观粒子运动过程中的一种规律现象，是放射性原子 核衰变的随机性引起的。 在放射性核衰变中，N0个原子核在某个时间间隔内衰变的 数目n是不确定，但是n服从统计分布规律。 另一方面，原子 核衰变发出的粒子能否被探测器所接收并引起计数，也有统 计涨落问题 即探测效率的随机性问题 计涨落问题，即探测效率的随机性问题。 基于此，下面我们根据数理统计的理论分别讨论其规律性。
School of Nuclear Science and Technology
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系统误差影响系统的准确度，偶然误差影响系统的精 确度。 在核辐射测量中，偶然误差是一项主要的误差，产生的 原因有两个： 一是核事件的随机性产生的统计误差； 二是测量仪器在正常工作条件下的测量误差。
统计误差是一种特殊的偶然误差，是由微观世界的 随机性所决定的。
注意：在二项式分布与泊松分布中，n是离散随机变量，只能 取整数值 但对高斯分布来说 是连续型随机变数 所以f(x) 取整数值。但对高斯分布来说，是连续型随机变数，所以 理解为在x处的概率密度函数。此时， P(n)可以写成
n 0.5
P ( n)
n 0.5
f ( x)dx f (n)
School of Nuclear Science and Technology
N0
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N 0 pq m 1 p
物理大三知识点归纳
物理大三知识点归纳在大学物理学习的过程中，大三是一个重要的阶段。
在这个阶段，学生们将接触到更加深入和复杂的物理知识，并且需要进行更加细致的学习和思考。
本文将对大三物理课程中的重要知识点进行归纳和总结，以帮助学生们更好地掌握和运用这些知识。
一、电磁场和电磁波1. 麦克斯韦方程组：介绍电磁学基本定律，包括电场和磁场的生成和相互作用关系。
2. 电磁波的传播：讲解电磁波的传播规律和性质，包括波长、频率、速度等概念的基本理解。
3. 辐射和天线：介绍辐射和天线的基本原理和应用，包括天线的工作原理和辐射场的特性等方面的知识。
二、量子力学基本概念1. 波粒二象性：说明量子力学的基本原理，包括波动性和粒子性的共存。
2. 玻尔原子模型：介绍玻尔原子模型的基本概念和量子力学的应用，如能级、波函数等。
3. 波函数的统计解释：讲解波函数的统计解释和量子力学中的概率密度等概念。
三、固体物理学1. 晶体结构：讲解晶体结构的分类和性质，包括周期性、晶格常数等基本概念。
2. 电子能带理论：介绍电子能带理论的基本原理和应用，包括导体、绝缘体和半导体的区别与特性等。
3. 半导体器件：讲解半导体器件的工作原理，如二极管、场效应管等。
四、核物理1. 原子核的结构：介绍原子核的基本结构和组成，包括质子、中子和核子的相互作用等。
2. 放射性衰变：讲解放射性衰变的基本过程和特性，包括α衰变、β衰变等。
3. 核反应和核能：介绍核反应和核能的基本概念和应用，包括核聚变和核裂变等。
五、相对论1. 狭义相对论的基本原理：讲解狭义相对论的基本概念和原理，包括相对性原理、等效原理等。
2. 狭义相对论的几何性质：介绍狭义相对论的几何性质和相对性理论中的时空观念等方面的知识。
六、宇宙学1. 宇宙的起源和演化：讲解宇宙的起源和演化理论，包括大爆炸理论和宇宙膨胀等概念。
2. 宇宙微波背景辐射：介绍宇宙微波背景辐射的起源和探测方法等。
以上仅是大三物理知识的一部分，但这些知识点是大三物理学习中较为重要和常见的内容。
19.2放射性元素衰变
用辽大教辅
考名牌大学
【解析】 (1)设238U 衰变为206Pb 经过 x 次 α 衰变和 y 次 92 82 β 衰变．由质量数守恒和电荷数守恒可得 238＝206＋4x① 92＝82＋2x－y② 联立①②解得 x＝8，y＝6 即一共经过 8 次 α 衰变和 6 次 β 衰变．
用辽大教辅
考名牌大学
思考讨论 在 α 和 β 衰变中，新核的质量数与原来的核的质量数有 什么关系？相对于原来的核在周期表中的位置，新核在周期 表中的位置应该向前移还是向后移？要移动几位？
提示：在 α 衰变中新核的质量数比原来的核的质量数少 4，相对于原来的核在周期表中的位置，新核在周期表中的位 置将向前移动两位，每经过一次 α 衰变，质量数减少 4，核电 荷数减少 2，在 β 衰变中新核的核电荷数增加 1，原子序数增 加 1，质量数不变，在元素周期表中的位置向后移动 1 位.
232 Th→208Pb＋64He＋4－0e 90 82 2 1
用辽大教辅
考名牌大学
【解析】 本题主要考查对衰变规律的应用和计算能力． 解法一：由于 β 衰变不会引起质量数的减少，故可先根 据质量数的减少确定 α 衰变的次数， 因为每进行一次 α 衰变， 232－208 质量数减 4，所以 α 衰变的次数为：x＝ 次＝6 次 4 再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判断 β 衰变的 次数.6 次 α 衰变，电荷数减少 2×6＝12 个，而每进行一次 β 衰变，电荷数增加 1，所以 β 衰变的次数为：y＝[12－(90－ 82)]次＝4 次．
用辽大教辅
考名牌大学
要点 2 半衰期 1．半衰期的理解：半衰期是表示放射性元素衰变快慢的 物理量，同一放射元素具有的衰变速率一定，不同元素半衰 期不同，有的差别很大．
大学物理课程必背必考知识点整理汇总
大学物理课程必背必考知识点整理汇总
本文整理了大学物理课程中的必背必考知识点，供学生参考和复。
1. 力学
- 牛顿三定律
- 动能和势能
- 重力和运动
- 物体在斜面上的运动
- 摩擦力和牛顿第二定律
- 线性动量和动量守恒
- 圆周运动
2. 热学
- 温度和热量
- 理想气体状态方程
- 热力学第一定律
- 热力学第二定律
- 热传导、对流和辐射3. 光学
- 光的传播和反射
- 光的折射和光的速度- 干涉和衍射
- 空气和水中的光
- 球面镜和透镜
- 光的波粒二象性4. 电磁学
- 静电场和电场力
- 电势和电势能
- 电流和电阻
- 电路中的功率和能量- 麦克斯韦方程组
- 平面电磁波
5. 原子物理
- 原子结构和原子模型
- 量子力学的基本原理
- 能级和辐射
- 原子核和放射性衰变
- 核反应和核能
6. 环境物理
- 大气物理学
- 地球物理学
- 宇宙物理学
以上为大学物理课程中的必背必考知识点的简要整理，建议学
生们使用这份汇总作为复习的参考资料，并结合教材进行深入学习。
注意理解知识点之间的联系和应用，提升问题解决能力。
大学大一下册物理知识点
大学大一下册物理知识点大学物理课程是理工科学生在大学期间必修的一门基础课程，旨在培养学生的科学思维和实践能力。
在大一下册物理学习中，有几个重要的知识点是我们必须掌握的。
本文将介绍大学大一下册物理学的核心知识点，以帮助学生更好地掌握这门课程。
一、电磁感应电磁感应是大学物理中一个重要的知识点。
学习电磁感应时，我们需要了解法拉第电磁感应定律和楞次定律的基本概念。
法拉第电磁感应定律指出：当磁场的磁通量变化时，会在电路中感应出感应电动势。
而楞次定律则说明了感应电动势的方向与磁场变化的方向以及电路的方向之间的关系。
掌握这些定律对于理解电磁感应现象以及应用于实际问题解决具有重要意义。
二、交流电路交流电路是大学物理中的另一个重要知识点。
在学习交流电路时，我们需要了解交流电的基本概念，如交流电的频率、周期、有效值等。
此外，还需要熟悉交流电路中的电感、电容和阻抗等概念，以及交流电路中的欧姆定律和基尔霍夫定律的应用。
通过掌握这些知识，我们可以了解交流电路中电流和电压之间的关系，并可以应用于解决实际问题。
三、光学光学作为物理学中的分支学科，也是大学物理中的重要部分。
而大一下册的光学内容主要包括光的折射、光的衍射和光的干涉等方面。
学习光学时，我们需要了解折射定律、光的反射定律以及夫琅禾费衍射和杨氏双缝干涉等光学现象和定律。
熟悉这些内容可以使我们理解光的传播规律以及光与物体之间的相互作用，从而更好地应用这些知识于实际问题解决。
四、核物理核物理是大学物理中的高级内容，对于理解原子核结构和核反应等具有重要意义。
大一下册的核物理内容主要包括了关于原子核结构、放射现象以及核反应等方面的知识。
在学习核物理时，我们需要了解原子核的组成、放射性衰变以及核反应的基本规律等内容。
通过学习核物理知识，我们可以更好地理解和应用核能在能源、医学和环境等方面的重要作用。
结语大学大一下册物理学习中的知识点众多，本文仅列举了电磁感应、交流电路、光学和核物理等几个重要的知识点。