原子核結(jié)構(gòu)
銅臭 / 2022-08-11
一、原子核結(jié)構(gòu)
原子核是由質(zhì)子和中子所構(gòu)成的。例如說(shuō),氧16同位素180的核是由8個(gè)質(zhì)子和8個(gè)中子所構(gòu)成,氧18同位素180的核是由8個(gè)質(zhì)子和10個(gè)中子所構(gòu)成。同樣,鈾235同位素²³???U的核是由92個(gè)質(zhì)子和143個(gè)中子構(gòu)成的,鈾238同位素²³???U的核是由92個(gè)質(zhì)子和146個(gè)中子構(gòu)成的。質(zhì)子和中子,就稱為核子(nuolon)。以下時(shí)腧兩個(gè)問(wèn)題: (1)這些核子精合為原子核時(shí)所釋出的能量問(wèn)題;核子秸合時(shí)釋出能量的大小,代表著所形成核的穩(wěn)定性,能量釋出愈多,核的位能愈低,因此愈穩(wěn)定; (2)這些核子在核中的相互關(guān)系問(wèn)題。后一問(wèn)題到現(xiàn)在還沒(méi)有解決。
二、質(zhì)量虧損
一個(gè)氦核既然是由二個(gè)質(zhì)子和二個(gè)中子所組成,就可以考察它們之間的質(zhì)量關(guān)系,從而得出能量關(guān)系。為便利起見(jiàn),就用原子來(lái)計(jì)算。這三種原子的質(zhì)量如下:
n=1.008665
H=1.007825
He=4.002604
容易看出,一個(gè)氦原子的質(zhì)量較二個(gè)氫原子和二個(gè)中子的質(zhì)量之和為小,其差值是
2H+2n-He=4.032980-4.002604
= 0.030376克/克原子He
這就是所謂“質(zhì)量虧損”,或“靜質(zhì)量虧損”。質(zhì)量虧損在這一實(shí)例中 代表著氦核的結(jié)合能。質(zhì)量虧損現(xiàn)象是靜止質(zhì)量轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的過(guò)程。
三、原子核的結(jié)合能
由公式E=mc²可以葉算1個(gè)質(zhì)量單位(每克原子)等當(dāng)于931.16兆電子伏特(每個(gè)原子)。由此可以計(jì)算一個(gè)氨核的結(jié)合能如下:
0.030376x931.44 =28.29兆電子伏特(Mev)
這項(xiàng)能量,如果以每個(gè)核子為單位來(lái)計(jì)算,就得出氦的每個(gè)核子的平均結(jié)合能:
28.28÷4=7.07兆電子伏特