5.3核力与结合能 课件（17张PPT）

5.3 核力与结合能
一、核力与四种基本相互作用
能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力叫做核力。
思考：核力具有怎样的特点呢？
核力是四种相互作用中的强相互作用（强力）的一种表现。
核力是短程力。约在 10-15 m量级时起作用，距离大于0.8×10-15 m时为引力, 距离为10×10-15m时核力几乎消失，距离小于0.8×10-15 m时为斥力。
核力具有饱和性。核子只对相邻的少数核子产生较强的引力，而不是与核内所有核子发生作用。
核力具有电荷无关性。对给定的相对运动状态，核力与核子电荷无关。
要真正了解核子间的相互作用还要考虑核子的组成物—夸克的相互作用。
除核力外原子核内还存在弱相互作用（弱力）
弱力是引起中子－质子转变（?????衰变）的原因
?
弱相互作用也是短程力，力程比强力更短，为10-18m,作用强度则比电磁力小.
四种基本相互作用
电磁力：
在原子核外，电磁力使电子结合成分子，使分子结合成液体与固体。
电磁力和万有引力都是“长程力”，即它们可以作用到无限远的距离，当然距离越远，力就越小
万有引力：引力主要在宏观和宇宙尺度上“独领风骚”。是引力使行星绕恒星转动，并且联系着星系团，决定了宇宙的现状和未来。
四种基本相互作用
强相互作用：在原子核内，强力将核子束缚在一起。
弱相互作用：
弱相互作用是引起原子核? ?衰变的原因，即引起中子－质子转变的原因。弱相互作用也是短程力，其力程比强力更短，为 10-18m ，作用强度则比电磁力小。
二、结合能
相距很远的两个物体，由于万有引力而相互接近， 运动速度越来越大，引力势能转化为动能最后撞在一起， 动能变成它们的内能散失掉了。
两个物体为了结合而付出了代价——失去了一些能量， 如果要把它们分开，还要重新赋予它们这份能量
原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，
要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能。
由于核子间存在着强大的核力，所以核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化
γ为光子，其能量≥2.2MeV，反应才能发生
当核子结合成原子核时要放出一定能量（2.22Mev)
原子核分解成核子时，吸收同样的能量（2.22Mev)
这个能量叫做原子核的结合能
自然，原子核越大，它的结合能越高。
结合能越大，原子核是不是越难被拆散？即结合能的大小能不能反映原子核的稳定程度？
结合能的大小不能反映原子核的稳定程度
思考：如何才能反映原子核的稳定程度？
结合能与核子数之比，称做为平均结合能。也叫比结合能。
意义：
它反映了一个原子核稳定程度
平均结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。
平均结合能：
比结合能曲线
不同原子核的比结合能随质量数变化的图线如图所示。
从图中可看出,中等质量原子核的比结合能最大,轻核和重核的比结合能都比中等质量的原子核要小。
三、质量亏损
核反应前后质量数是守恒的，那么反应前后原子核的总质量相等吗？
[例]已知中子的质量mn为1.6749x10-27 kg,质子的质量mp为1.6726 x10-27 kg,氘核的质量mD为3.343 6x 10-27 kg，求氘核的比结合能。
E=mc2
由爱因斯坦质能方程可以求解
解：单个的质子 与中子的质量之和为
这个数值与氘核质量之差
与这个质量差相对应的能量为
在核物理中，能量单位常常使用电子伏特(eV),即
所以，氘核的结合能是
氘核的比结合能为
通过这个例题可以看出，原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫作质量亏损。质量亏损表明，的确存在着原子核的结合能。
核力与结合能
核力与四种基本相互作用
质量亏损
结合能
再见