2011—2012学年第2学期期末 原子核物理考试知识点归纳
核化工与核燃料工程专业
一、名词解释
1、核的自旋：原子核的角动量，通常称为核的自旋。
2、衰变常量：衰变常量是在单位时间内每个原子核的衰变概率。
3、半衰期：半衰期是放射性原子核数衰减到原来数目的一半所需的时间。 4、平均寿命：平均寿命是指放射性原子核平均生存的时间。
5、放射性活度：在单位时间内有多少核发生衰变，亦即放射性核素的衰变
率，叫衰变率。
6、放射性：原子核自发地放射各种射线的现象，称为放射性。
7、放射性核素：能自发的放射各种射线的核素称为放射性核素，也叫做不
稳定核素。
8、核衰变：原子核衰变是指原子核自发的放射出α或β 等粒子而发生的
转变。
9、衰变能：原子核衰变时所放出的能量。
10、核素：具有相同质子数Z和中子数N的一类原子核，称为一种核素。 11、同位素：质子数相同，中子数不同的核素。 12、同中子素：中子数相同，质子数不同的核素。 13、同量异位素：质量数相同，质子数不同的核素。
14、同核异能素：质量数和质子数相同而能量状态不同的核素。 15、镜像核：质子数和中子数呼唤的一对原子核。
16、质量亏损：组成某一原子核的核子质量与该原子核质量之差。 17、核的结合能：自由核子组成原子核所释放的能量。 18、比结合能：原子核平均每个核子的结合能。
19、最后一个核子的结合能：是一个自由核子与核的其余部分组成原子核
时，所释放的能量。
21、内转换现象：原子核从激发态到较低的能态或基态的跃迁时把核
的激发能直接交给原子的壳层电子而发射出来。 22、内转换电子：内转换过程中放出来的电子。（如果单出这个就先写
出内转换现象的定义） 23、内电子对效应：当辐射光子能量足够高时，在它从原子核旁边经过时，
在核库仑场作用下，辐射光子可能转化成一个正电子和一个负电子，这种过程称作电子对效应。
24、级联γ辐射的角关联：原子核接连的放出的两个γ光子，若其概率
与这两个γ光子发射方向的夹角有关，即夹角改变时，概率也变化，这种现象称为级联γ辐射角关联，亦称γ-γ角关联。 25、穆斯堡尔效应：原子核辐射的无反冲共振吸收。
26、核的集体模型：每个核子在核内除了相对其它核子运动外，原子核
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的整体还发生振动与转动，处于不同运动状态的核，不仅有自己特定的形状，还具有不同的能量和角动量，这些能量与角动量都是分立的，因而形成能级。
27、核反应：原子核与原子核，或者原子核与其他粒子之间的相互作
用引起的各种变化。
28、核反应能：核反应过程中释放的能量。
29、核反应阈能：在L系中能够引起核反应的入射粒子最低能量。
30、核反应截面：一个粒子入射到单位面积内只含一个靶核的靶子上所发
生的反应概率。（一个入射粒子同单位面积靶上一个靶核发生反应的概率。）σ＝单位时间发生的反应数（单位时间的入射粒子数×单位面积的靶核数）
31、核反应微分截面：σ（θ，φ）＝单位时间出射至（θ，φ）方向单
位立体角内的粒子数（单位时间的入射粒子数×单位面积的靶核数） 32、核反应产额：入射粒子在靶中引起的反应数与入射粒子之比，即一个
入射粒子在靶中引起反应的概率。
二、简答题
1、 什么是穆斯堡尔效应？为何同一个核的γ共振吸收很难观测到？
答：将放射的γ光子与吸收γ光子的原子核束缚在晶格中，当γ光子的能量满足一定条件时，遭受反冲的不是单个原子核，而是整块晶体的质量远大于单个原子核的质量，所以其反冲速度极小，反冲能量实际等于零。整个过程可看作无反冲的过程，这种效应叫做穆斯堡尔效应。
由于原子核发射γ射线时，一般要受到反冲，本来是静止的处于激发态的原子核，当它通过放射γ光子跃迁到基态时，γ光子激发能Eo的绝大部分，还有很小一部分变成了反冲核的动能ER ；故γ光子所释放的能量EO-ER，而处于基态的同类原子核吸收γ光子时也会有同样的反冲，要把原子核激发态到能量Eo的激发态，γ射线的能量则为EO+ER，同一核发射γ射线的能量与吸收γ射线而能量不同，所以同一核的γ射线共振吸收很难观测到。
2、 α、β、γ 射线本质分别是什么？在α衰变或β衰变中，如果原子核放出一个α粒子或者β粒子原子核将怎样变化？ 答：α射线本质：原子核放射出α粒子
β射线本质：原子核放射出β粒子或俘获一个轨道电子
γ射线本质：原子核通过发射γ光子来实现从激发态到较低能态的过程 α衰变：放一个α粒子,原子核的质子数减少两个，中子数也减少两个。 β衰变: 放出一个β-离子，则原子核中一个中子变为质子 放出一个β+ 离子，则原子核中一个质子变为中子
3、 β能谱特点是什么，试用中微子假说解释。
答：β粒子的能量是连续的；有一个确定的最大能量Em；曲线有一极大值，即在某一能量处，强度最大。
由于原子核在β衰变过程中，不仅仅放出β粒子，还放出一个不带电的中性粒子，它的质量几乎小得为0，则在β衰变过程中有两种极端的情况：当β粒子和反冲核的动量大小相等方向相反，此时衰变能Ed≈Eβ；当中微子
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和反冲核的动量大小相等方向相反时，β粒子的动能为0。所以在一般情况下，β粒子的动能介于上述两种情况之间，故β能谱是连续分布的。
4.核的壳模型存在的基本思想
a、在核内存在一个平均力场，该力场是所有其它核子对一个核子作用场的总和，对于接近球形的原子核，可以认为该力场为有心场。
b、泡利原理不仅限制了某一能级上所能容纳的核子数，也限制了核内核子之间的碰撞。碰后，核子不能低能态上去，也不能两核子朝同一方向；只能去占据未被填满的高能态，这在核与外界不交换能量条件下不可能发生。核子仍能保持原有的运动状态，即是单个核子的独立运动是可能的。所以，壳模型也叫独立粒子（或单粒子）模型。
5.给出β衰变的三种形式及其衰变条件及Ed计算公式
~ E(??)??(Z,A)??(Z?1,A)电荷数分别为Z β-衰变（AX?AY?e??ZZ?1d和Z＋1的同量异位素，只要前者的原子质量大于后者，就能发生?-衰变。
?2?β+衰变ZAX?Z?A1Y?e?? Ed(?)??(Z,A)??(Z?1,A)?2mec
条件 MX?Z,A??MY?Z?1,A??2me
2EC--轨道电子俘获ZAX?e?Z?A1Y?? E0(EC)?[mX?me?mY]c?Wi
条件 MX?Z,A??MY?Z?1,A??Wi/c2
6.试论述核磁共振测量基本思想 答：根据?I??eh?gI??2mp???I?gI?NI，若I已知，测量磁矩的实质在于gI因数。??利用核磁共振测gI如下，将被测 样品放在一个均匀的强磁场中，由于核具有磁矩μI ，则E=μI B=-μIZ B μIZ 是μI 磁场上Z的投影，由?IZ?eh?gI??2mp???m，μIZ 有2I+1个值：??E=-glμN mIB
能量随核在磁场中的取向不同而不同。按核取向不同，原有能级分裂成2I+1个子能级。
根据选择定则：ΔmI=0，-1，+1，两相邻能级可以跃迁 则可得ΔE= gIμNB，在加强磁场：当ΔE=hν，所以得gI?h? uNB此时原子核将会吸收高频磁场能量而使核的取向发生改变，从而实现由较低子能级向相邻较高能级跃迁。高频磁场的能量将被原子强烈吸收，成为共振吸收；此时的频率ν成为共振频率
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7.给出质谱仪测质量原理
（书上第5页）该题答案不太标准 自己总结的
质谱仪以离子源、质量分析器和离子检测器为核心。离子源是使试样分子在高真空条件下离子化的装置。电离后的分子因接受了过多的能量会进一步碎裂成较小质量的多种碎片离子和中性粒子。它们在加速电场作用下获取具有相同能量的平均动能而进入质量分析器。质量分析器是将同时进入其中的不同质量的离子，按质荷比m/z大小分离的装置。分离后的离子依次进入离子检测器，采集放大离子信号，经计算机处理，绘制成质谱图。
8.产生人工放射性核素的主要途径，不同途径产生的放射性核素的衰变类型是什么？
答：人工放射性核素主要是用反应堆和加速器制备的。通过反应堆制备有以下两个途径：一是利用堆中强中子流来照射靶核，靶核俘获中子而生成放射性核；二是利用中子引起重核裂变，从裂变碎片中提取放射性核素。用加速器制备主要通过带电粒子引起的核反应来获得反应生成核，这种生成核大多是放射性的。这样生产出来的是丰中子核素，因此他们通常具有β-衰变。用加速器则相反，往往是缺中子核，因而具有β+-衰变或轨道电子俘获，而且多数是短寿命的。
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2009-2010学年第一学期期末考试原子核物理考试试题A
