Bài giảng Vật lý đại cương - Chương 8: Vật lý hạt nhân - Đỗ Ngọc Uấn

Nội dung text: Bài giảng Vật lý đại cương - Chương 8: Vật lý hạt nhân - Đỗ Ngọc Uấn

1. Bμi giảng Vật lý đại c−ơng Tác giả: PGS. TS Đỗ Ngọc Uấn Viện Vật lý kỹ thuật Tr−ờng ĐH Bách khoa Hμ nội
2. Ch−ơng 8 Vật lý hạt nhân
3. Tự đọc về Cấu tạo vμ Các tính chất cơ bản của hạt nhân nguyên tử: Khối l−ợng, các nuclon 1/3 # Kích th−ớc hạt nhân: R=r0.A m. -15 r0=(1,2-1,5) 10 m gọi lμ bán kính điện # r Spin hạt nhân|: J |i= j ( j + h 1 ) . # Lực hạt nhân, năng l−ợng liên kết # Phóng xạ: Hiện t−ợng, định luật, đo l−ờng, an toμn phóng xạ, phóng xạ nhân tạo. # T−ơng tác hạt nhân.
4. • Các tính chất cơ bản của hạt nhân nguyên tử -19 Proton (p) mp=1,007825u, ep=1,6.10 C Nơtron (n) mn=1,008665u, Không có điện tích Số khối A=N+Z Z -Số p, N- Số n -> Số nuclon u=1,66.10-17kg A 4 Ký hiệu zX 2He Hạt nhân đồng vị: Cùng Z khác N Đồng vị của hydro p p n p n n 1 2 3 1H 1H 1H
5. Đồng khối: Cùng A khác Z 60 cặp 36 36 123 123 16S 18Ar 51Sb 52Te Hạt nhân g−ơng: Số p của hạt nμybằngsố n của hạt kia p n p n n p H3 3 1 2He •Kíchth−ớc hạt nhân Khảo sát bằng tán xạ nơtron 20-50eV: R~10-14m đối với Pb, U; R~6.10-15m đối với Fe Bằng phản ứng hạt nhân với hạt tích điện:(lực đẩy culông) R=1,4.10-15.A1/3m.
6. So sánh liên kết các hạt nhân g−ơng: năng l−ợng do proton cao hơn nơtron vμ lực đẩy culông 2 6 Ze 1 R=1,3.10-15.A1/3m. 5 R 4πε 0 1/3 Kết quả tổng hợp: R=r0.A m. -15 r0=(1,2-1,5) 10 m gọi lμ bán kính điện Khối l−ợng riêng của mp . A ρ = 10= 17 kg /3 m hạt nhân: 4π R3 / 3 Spin hạt nhân: Các nuclon có momen spin vμ orbital Của nuclon thứ i r r r r r JLSi= i + i Của cả hạt nhân:JJ= ∑ i r A chẵn j=0,1, 2, 3 i | J |i= j ( j + h 1A ) lẻ . j=1/2, 3/2, 5/2 số LT spin HN
7. • Mômen từ hạt nhân do mômen từ của các nuclon tạo thμnh z z N nơtron không có μ =r μ rP + rP μ +n r μ ∑Li ∑Si Si ∑điện tích nên không i i i có mômen từ orbital Magneton hạt nhân-đơn vị mômen từ hạt nhân e μ =5 ,h 05 = . 10−27 J / T 2 mP Mômen từ hạt nhân = 1000-1 mômen từ điện tử. Cộng h−ởng từ hạt nhân ứng dụng trong khám bệnh.
8. Lực hạt nhân: π •Tác dụng gần 10-15m. nuclon nuclon •Không phụ thuộc vμođiệntích π •T/C bão hoμ: chỉ với nuclon cạnh •Lựctraođổimezonπ có khối l−ợng 200-300 + 0 - me, Có 3 loại: π π π •Phụ thuộc vμođịnhh−ớng của spin hạt nhân
9. •Khốil−ợng, năng l−ợngliênkết hạt nhân -27 Đơn vị khối l−ợng u=mC12 /12 = 1,66.10 kg uc2=931,44MeV Độ hụt khối: ΔM=Zmp+(A-Z)mn-M 2 Năng l−ợng liên kết WLK= ΔM.C Năng l−ợng liên kết riêng ε= WLK/A ε MeV 8 2 3 4 He • 1H -> 1H -> 2He : 1,1 ->2,8->7MeV •120->240: 8MeV->7MeV 1 A •40 -> 140: 8MeV-8,6MeV 40 120 140
10. •Phóng xạ: αβ+ β- γ Không bền vững -> Bền vững A A− 2 2 M− (Z MZ +− 2 M2 = ) Δ M > 0 W= ΔM.C2 thμnh động năngcủa các sản phẩm phân rã Định luật phân rã Thời điểm t số hạt nhân N -dN=λNdt Thời điểm t+dt số hạt nhân N-dN -dN/N= λdt N - λt - λT1/2 N=N0e =>N0/2= N0e N0/2 T1/2=ln2/ λ t H=λN độ phóng xạ = T1/2 số phân rã trong 1s