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第一章 原子核的基本性质和结构 1

1.1 原子核的电荷、质量和半径 1

1.1.1 原子核的电荷 1

1.1.2 原子核的质量 2

1.1.3 原子核的半径 5

1.2 原子核的组成 7

1.2.1 原子核的组成 7

1.2.2 核素和核素图 8

1.3 质量亏损和结合能 11

1.3.1 核物理中的能量单位 11

1.3.2 质量和能量的相互关系 11

1.3.3 质量亏损 13

1.3.4 结合能 15

1.3.5 平均结合能和原子核的稳定性 16

1.4 原子核的角动量和磁矩 18

1.4.1 原子核的角动量 18

1.4.2 原子核的磁矩 20

1.4.3 原子核的角动量与光谱的超精细结构 22

1.5 原子核的电四极矩 25

1.6 原子核的宇称和统计性 28

1.6.1 原子核的宇称 28

1.6.2 原子核的统计性 29

1.7 核力 30

1.7.1 短程强作用力 30

1.7.2 与电荷无关性 31

1.7.3 核力的饱和性 32

1.7.4 核力的交换性 33

1.8 原子核的液滴模型和结合能半经验公式 34

1.8.1 原子核的液滴模型 34

1.8.2 体积能Ev 34

1.8.3 表面能Es 35

1.8.4 库仑能Ec 35

1.8.5 非对称能Ea 35

1.8.6 奇偶能Ep 35

1.8.7 结合能半经验公式 36

1.9 原子核的壳层模型 38

1.9.1 壳层模型的实验基础——幻数的存在 38

1.9.2 建立壳层模型的条件 39

1.9.3 单粒子能级 40

1.9.4 自旋和轨道耦合与能级次序 42

1.9.5 壳层模型对核基态自旋相宇称的预言 44

习题 46

第二章 原子核的衰变规律 48

2.1 放射性的发现和核衰变类型 48

2.1.1 放射性的发现 48

2.1.2 核衰变类型 49

2.2 原子核衰变的基本规律和放射性活度 51

2.2.1 原子核衰变的基本规律 51

2.2.2 放射性活度 53

2.2.3 衰变常数、半衰期和平均寿命 54

2.2.4 放射性活度的单位 56

2.3 核衰变规律的统计性 58

2.4.1 两次连续衰变 61

2.4 两次连续衰变规律 61

2.4.2 暂时平衡 63

2.4.3 长期平衡 65

2.4.4 不成平衡 68

2.4.5 三种平衡情况的比较 70

2.4.6 短寿命核素发生器 71

2.5 混合物的放射性 73

2.6 多次连续衰变规律 75

2.6.1 多次连续衰变 75

2.6.2 分支衰变 80

2.6.3 四个放射系 81

习题 91

3.1 α衰变中的能量及其分配 96

第三章 α衰变 96

3.2 α能谱的精细结构与核能级 98

3.2.1 α能谱的精细结构 98

3.2.2 α能谱的精细结构与核能级的关系 98

3.3 α衰变的实验规律 103

3.3.1 α衰变能与Z，A的关系 103

3.3.2 α衰变能与同位素的关系 105

3.3.3 α粒子的能量与衰变常数的关系(盖革-努塔尔定律) 106

3.4 α衰变机制 108

3.4.1 α粒子与原子核的相互作用 109

3.4.2 α衰变的量子理论 111

习题 114

4.1 β衰变的三种形式 116

4.1.1 β-衰变 116

第四章 β衰变 116

4.1.2 β+衰变 117

4.1.3 电子俘获和俄歇效应 118

4.1.4 β衰变纲图和β衰变三种形式的比较 120

4.2 β能谱的连续性与中微子 122

4.3 同量异位素的β稳定性 127

4.4 β衰变理论 132

4.4.1 β衰变的几率公式 132

4.4.2 选择定则 135

4.4.3 β谱的形状和居里描绘 136

4.4.4 衰变常数和比较半衰期 139

习题 142

5.1 γ跃迁中的能量 143

第五章 γ跃迁 143

5.2 内转换 145

5.2.1 内转换现象 145

5.2.2 内转换电子的能量 146

5.2.3 内转换系数 148

5.3 同质异能素 149

5.4 γ跃迁的多极性 152

5.4.1 多极辐射 152

5.4.2 跃迁几率 154

5.4.3 选择定则 155

5.5 穆斯鲍尔效应 156

5.5.1 共振荧光 156

5.5.2 穆斯鲍尔效应 160

习题 163

6.1 重荷电粒子与物质的相互作用 165

6.1.1 电离和激发 165

第六章 射线与物质的相互作用 165

6.1.2 电离损失 168

6.1.3 阻止本领 171

6.1.4 射程 174

6.2 电子与物质的相互作用 179

6.2.1 电离损失 179

6.2.2 轫致辐射 181

6.2.3 散射和反散射 185

6.2.4 切伦科夫辐射 187

6.2.5 正负电子的湮灭 190

6.2.6 β射线的吸收和射程 191

6.3 γ射线与物质的相互作用 196

6.3.1 光电效应 197

6.3.2 康普顿效应 201

6.3.3 电子对效应 205

6.3.4 γ射线在物质中的吸收 208

习题 214

第七章 原子核反应 218

7.1 核反应及其分类 218

7.1.1 概述 218

7.1.2 核反应的分类 221

7.2 核反应中的能量 223

7.2.1 反应能Q 223

7.2.2 动量守恒和Q方程 225

7.2.3 核反应的阈能 226

7.2.4 离心位垒和库仑位垒 229

7.3.1 反应截面 230

7.3 核反应截面 230

7.3.2 总截面、分截面和微分截面 232

7.3.3 激发函数 233

7.3.4 核反应产额 233

7.4 放射性核素的产额计算 236

7.4.1 简单情况 236

7.4.2 混合链的产额计算与Bateman方程 237

7.5 核反应的光学模型 241

7.5.1 核反应的三阶段描述 241

7.5.2 光学模型 243

7.6 核反应的复合核模型 244

7.6.1 复合核模型的基本假设 244

7.6.2 复合核的能级和能级宽度 245

7.6.3 核反应中的共振现象和单能级共振公式 246

7.7 连续区理论 249

7.8 直接反应 252

7.9 几种核反应介绍 253

7.9.1 10MeV至50MeV能区的荷电粒子核反应 254

7.9.2 重离子核反应 254

7.9.3 光核反应 256

习题 257

第八章 中子 260

8.1 中子的分类和性质 260

8.1.1 中子的分类 260

8.1.2 中子的性质 261

8.2 中子源 264

8.2.1 同位素中子源 264

8.2.2 加速器中子源 267

8.2.3 反应堆中子源 271

8.3 中子的核散射 271

8.4 中子的减速 274

8.4.1 中子与核连续碰撞的能量损失 274

8.4.2 减速能力与减速吸收比 277

8.5 中子在物质中的分布 278

8.5.1 慢化距离与慢化长度 279

8.5.2 热中子的扩散距离和扩散长度 280

8.5.3 点源周围中子的空间分布 282

习题 283

第九章 核裂变和核聚变及核能的利用 285

9.1 自发裂变 286

9.1.1 自发裂变在能量上的可能性 286

9.1.2 原子核的稳定性与裂变位垒 288

9.1.3 自发裂变的几率及其与Z，A的关系 291

9.1.4 裂变同质异能素 294

9.2 诱发裂变 295

9.2.1 裂变激活能与诱发裂变 295

9.2.2 裂变截面与激发函数 297

9.3 裂变后现象 300

9.3.1 裂片的质量分布 300

9.3.2 裂片的电荷分布 303

9.3.3 裂变能及其分布 305

9.3.4 瞬发中子和瞬发γ光子 307

9.3.5 次级裂片的β衰变 309

9.3.6 缓发中子 310

9.4 链式反应 310

9.5.1 核反应堆的结构和应用 314

9.5 核反应堆和裂变能的利用 314

9.5.2 原子武器 317

9.6 核聚变与受控热核反应 317

9.6.1 实现自持聚变的条件 318

9.6.2 受控热核反应 320

习题 324

第十章 宇宙射线和基本粒子 326

10.1 宇宙射线 326

10.1.1 初级宇宙射线的成分 327

10.1.2 宇宙射线的硬性部分和软性部分 328

10.2 初级宇宙射线在大气中的演变 329

10.2.1 μ子 329

10.2.2 π介子和K介子 330

10.2.3 超子 331

10.2.4 宇宙射线在大气中的演变过程 332

10.3 基本粒子 334

10.3.1 基本粒子的分类 334

10.3.2 粒子和反粒子 335

10.3.3 共振态 335

10.3.4 粒子之间的相互作用 338

10.3.5 强子之间相互作用的规律 338

10.4 基本粒子的结构 340

习题 343

参考书籍 344

附录 345

习题答案 345

常用物理常数 350