第三章原子核的结合能.ppt

v原子核的结合能原子核的结合能v液滴模型液滴模型第三章第三章 原子核的结合能与液滴模型原子核的结合能与液滴模型原子核的结合能原子核的结合能 1 1、结合能：、结合能：核子结合成原子核时放出的核子结合成原子核时放出的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，都能量或原子核分解为核子时吸收的能量，都叫原子核的结合能。叫原子核的结合能。例如，一个中子和一个质子结合成氘核例如，一个中子和一个质子结合成氘核时，要放出时，要放出2.222.22兆电子伏的能量，这个能量兆电子伏的能量，这个能量以以光子的形式辐射出去这时的核反应方光子的形式辐射出去这时的核反应方程如下：程如下：要使原子核再分解为单个的质要使原子核再分解为单个的质子和中子就必须吸收子和中子就必须吸收 E E的能量。的能量。氘核吸收氘核吸收 E E能量后分解为质子和中子能量后分解为质子和中子 E氘氘质子质子中子中子爱因斯坦爱因斯坦原子核的结合能原子核的结合能 质量亏损：质量亏损：核子结合成原子核以后的质量损失。核子结合成原子核以后的质量损失。相应的能量值：相应的能量值：结合能：结合能：2)比结合能 单位是 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。平均结合能的实验值平均结合能的实验值4）原子核结合能的经验公式原子核的液滴模型）原子核结合能的经验公式原子核的液滴模型 “把原子核看成密度为常数的液滴，而核内核子的运动就把原子核看成密度为常数的液滴，而核内核子的运动就犹如液滴中分子一样犹如液滴中分子一样”这就是液滴模型。这就是液滴模型。由于质子带正电，原子核的液滴模型把原子核当作荷电的由于质子带正电，原子核的液滴模型把原子核当作荷电的液滴。液滴。v体积能项 v表面能项 v库仑能项 v对称能项 v对能项 结合能的半经验公式结合能的半经验公式v 稳定线稳定线 稳定的原子核的中子数和质子数有一定的关系。中子过多的核就容易发生衰变；反之，中子过少的核将发生衰变或者电子俘获。对于轻核，稳定核NZ,对于较重核，稳定核的中子数大于质子数。根据原子核结合能公式可以计算稳定线的位置，即在给定A下最稳定的原子核的“质子数”Z。将Weizsacker的结合能公式带入计算可得到最稳定核的质子数的表达式：可见，稳定线的位置主要取决于库仑能和对称能两项。库仑能倾向使质子数减少，而对称能则力图使中子数与质子数相等。-stability line:-stability line:From From LDM semi-empirical LDM semi-empirical mass formula:mass formula:It is decided by the It is decided by the Coulomb and symmetry Coulomb and symmetry energy term in the mass energy term in the mass formula.formula.Q:Drip-line?LDM and its simple applicationl同量异位素（同A不同Z）的稳定性 Neutron starNeutron star Add gravitation term:Add gravitation term:Surface term can be neglected compared with volume Surface term can be neglected compared with volume term.No Coulomb term.term.No Coulomb term.The stability of NS:The stability of NS:i.e.,i.e.,LDM and its simple applicationfmr2.10=overall trend of binding energiescorrectly predicts masses of most nucleiNo shell effect/magic numberabundance peaks at magic numbersdiscontinuities in neutron binding energyground state spin and parityLDM and its simple applicationDeformation:Deformation:For each energy term,For each energy term,there are also shape factors dependent there are also shape factors dependent on the on the quadrupolequadrupole deformation deformation parameters parameters and and NoteNote:the liquid-drop always has a the liquid-drop always has a minimum for spherical shapes,minimum for spherical shapes,deformed ground states are a deformed ground states are a consequence of shell correctionsconsequence of shell correctionsLDM and its simple application思考题思考题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？中子组成？2.元素、核素、同位素等的定义有何差别？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？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？原子核的核力半径与电荷半径其区别在哪里？5.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？垒的高度各为多少？6.试画出角动量量子数分别为时的轨道角动量及其分量的示意图。试画出角动量量子数分别为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，且已知核的自旋为，试证明原质子、中子和电子的自旋都为，且已知核的自旋为，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。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、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、电子及粒子个属于哪一类？中子、质子、电子及粒子个属于哪一类？