《原子核物理》辐照方向课程大纲共12页word资料.docx
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《原子核物理》辐照方向课程大纲共12页word资料
《原子核物理》课程教学大纲
课程性质：
专业基础课
教学对象：
核工程与核技术辐射化工专业本科学生
学时学分：
54学时3学分
编写单位：
核工程与技术学院
编写人：
杜纪富
审定人：
编写时间：
2011年5月
一、课程说明
1、课程简介
本课程是原子物理学课程的姊妹篇，它以阐述原子及原子核的结构、特性为中心。
主要内容包括核结构模型、原子核的放射性、α衰变、β衰变、γ衰变、核反应及核能和放射性的应用等。
2、课程教学目标
本课程是近代物理学中的一个重要领域。
通过该门课程的学习，使学生了解和掌握原子核的基本性质和结构、放射性现象及一般规律、原子核反应、射线与物质的相互作用、离子加速器、原子能的利用、核技术及应用、粒子物理的一些简单理论，为学生将来继续学习核工程与核技术的课程奠定理论基础和实验技术能力。
3、预修课程与后续课程
大学物理、量子力学、原子物理学
4、教学手段及教学方法建议
原子核物理学是现代物理学的重要内容，作为应用物理专业的学生，原子核物理学的基础知识理论成为必要的学习内容。
因此本门课程首先把基础知识和基本技能教给学生，使得学生扎实地学好，然后再介绍相关现代科学技术的重要成果。
本课程以讲授为主，然后在课程中会介绍与核辐射相关的案例以及实验等。
5、考核方式
平时成绩占30%（考勤、课堂表现和作业），闭卷考试成绩占70%。
6、指定教材
杨福家等著，原子核物理（第一版）复旦大学出版社，1993
7、教学参考书
[1]卢希庭主编，原子核物理，原子能出版社，2000年
[2]王炎森、史福庭，原子核物理学，原子能出版社，1998年
8、教学环节及学时安排
表1课程学时分配表
章次
教学内容
学时分配
一
原子核的基本特性
8
二
原子核结构
4
三
原子核衰变
10
四
原子核反应
8
五
射线与物质的相互作用
4
六
核辐射探测器
4
七
粒子加速器
4
八
原子能的利用
4
九
核技术应用
3
十
粒子物理浅说
2
十一
复习考试
3
总计
54
9、教学大纲修订说明
二、教学内容
第一章原子核物理（8学时）
教学目标
1、了解原子核物理的研究对象及其发展历史
2、理解原子核是由核子（中子和质子）组成的，原子核半径的两种含义。
3、理解原子核的结合能及其与质量的关系。
4、了解原子核的自旋、磁矩、电四极矩、宇称的定义。
本章重点
1、原子核半径的两种含义以及结合能与质量的关系。
2、核自旋，以及核磁矩、宇称和电四极矩。
本章难点
核自旋，以及核磁矩、宇称和电四极矩
讲授内容
第0节绪论原子核的发展历史（2学时）
一、写在上课之前-------原子模型的提出和发展
二、补充：
描述电子运动状态的四个量子数
三、原子核物理的研究对象
1、历史回顾-----重要人物
2、历史回顾-----原子弹
3、历史回顾¾¾两弹一星元勋
第1节原子核的基本性质（1学时）
一概论原子核的基本性质
1、电荷、大小（半径）、质量
2、角动量（核自旋）
3、磁矩、电四极矩
4、宇称和统计性。
二、原子核
三、中子
四核素图
第二节原子核的大小（1学时）
一、核半径定义
1、均方根半径
2、等效均匀半径
二、核电荷和核物质分布
第三节原子核的结合能（1.5学时）
一、原子核的结合能
（一）1+1≠2
（二）核的结合能
（三）比结合能
二、液滴模型和质量半经验公式
（一）魏扎克公式
（二）计算
第四节原子核的自旋和统计性（1学时）
一、核的自旋
（一）精细结构
（二）超精细结构
二、核的统计性
（一）费米-狄拉克统计
（二）玻色子统计
第五节原子核的磁矩（0.5学时）
一、核子的磁矩
1、电子磁矩
二、核的磁矩
三、核磁共振法
第六节原子核的电四极矩（0.5学时）
一、核的磁矩
二、电四极矩和核的形状
第七节原子核的宇称（0.5学时）
一、空间反演与宇称
二、核的宇称
第二章原子核结构（4学时）
教学目标
1、明确核力的特性及其产生机制。
2、了解能较为成功的解释结合能半经验公式的两个核结构模型，即液滴模型和费米模型。
3、了解幻数及其对壳层结构的几个实验事实的支持。
4、了解核的形变的原因和导致的结果。
本章重点
1、核力、壳层模型、幻数
本章难点
核力、费米气体模型、壳层模型
讲授内容
第一节核力（1.5学时）
一、核力的主要性质
二、核力的介子理论、
三、核力的夸克模型。
第二节费米气体模型（1学时）
一、费米气体模型、模型的基本思想
二、费米能级
三、对称能的表示式
第三节原子核的壳层模型（1学时）
一、提出的背景
二、幻数存在得到支持
三、自旋—轨道耦合项
第四节集体模型（0.5学时）
一、原子核的集体模型
二、核的永久变形和描述
三、核的转动、核的振动。
第三章原子核衰变（10学时）
教学目标
1、理解
衰变、
衰变和
衰变的基本理论，四个放射性核素系所含核素以及它们之间的比较。
2、理解放射性活度、比活度的计算方法，以及怎样用衰变图来描述衰变过程。
本章重点
衰变、
衰变和
衰变、放射性活度、比活度
本章难点
放射性活度、比活度
讲授内容
第一节放射性衰变基本规律（4学时）
一、指数衰变率
二、半衰期和平均寿命
三、放射性强度
四、半衰期测量
五、级联衰变规律
六、同位素生产
第二节α衰变（2学时）
一、α衰变的能量条件
二、α衰变的机制和半衰期
三、α衰变能与核能级图
四、α衰变分支比
第三节β衰变（2学时）
一、β衰变的能量条件
二、β衰变连续谱核中微子假说
三、中微子存在的实验证明
第四节γ衰变（1.5学时）
一、γ衰变
二、内转换电子
三、同质异能跃迁
第五节穆斯堡尔效应（0.5学时）
一、穆斯堡尔效应
二、穆斯堡尔效应的发现
三、穆斯堡尔效应应用
第四章原子核反应（8学时）
教学目标
1、了解几个著名的核反应和反应能的概念。
2、理解实验室坐标系与质心坐标系之间的物理量变换方法。
3、理解核反应截面的概念。
4、了解原子核反应的三个基本过程。
本章重点
核反应和反应能、实验室坐标系与质心坐标系之间的物理量变换
本章难点
实验室坐标系与质心坐标系之间的物理量变换
讲授内容
第一节核反应概述（0.5学时）
一、实现核反应的途径
二、几个著名的核反应
三、核反应过程的表示和分类
四、反应道核守恒定律
1、反应道
2、核反应中的守恒定律
第二节Q方程及其应用（1.5学时）
一、反应能
二、Q方程
1.激发能的计算
三、Q方程应用
第三节实验室坐标系和质心坐标系（1.5学时）
一、相对运动动能
二、阈能
第四节核反应截面核产额（2学时）
一、核反应截面
二、核反应产额
三、微分截面、分截面和总截面
四、激发曲线和能谱
第五节细致平衡原理（1.5学时）
一、细致平衡原理
二、匹配能量
第六节光学模型和复合核模型（1学时）
一、核反应过程的描述
二、复合核模型
第五章射线与物质的相互作用（4学时）
教学目标
1、理解各种射线与物质的相互作用过程中射程与能量关系式，以及作用过程中的能量传递情况。
2、熟练掌握射线与物质的相互作用的三种结果，即光电效应、康普顿效应和电子对效应，以及物质对射线的减弱和能量吸收。
3、了解实用中子源和中子的种类，以及中子与物质的相互作用机制。
本章重点
射线与物质的相互作用过程中射程与能量关系式、射线与物质的相互作用
本章难点
射程与能量关系式
讲授内容
第一节带电粒子与靶物质原子的碰撞（1学时）
一、带电粒子在靶物质中的慢化过程
二、弹性碰撞与非弹性碰撞
三、四种碰撞过程
1.电离损失
2.辐射损失
3.带电粒子与靶原子核的弹性碰撞
4.带电粒子与核外电子的弹性碰撞
第二节重带电粒子与物质的相互作用（1学时）
一、作用类型
二、重带电粒子在物质中的能量损失
1.电子阻止本领
2.核阻止本领
三、重带电粒子的射程
第三节β射线与物质的作用（0.5学时）
一、电子在物质中的能量损失
二、电子的射程
三、正电子与物质的相互作用
第四节g射线与物质的相互作用（1学时）
一、g射线与物质的相互作用主要方式
1.光电效应
2.康普顿散射
3.电子对效应
二、g射线的吸收
第五节中子与物质的相互作用（0.5学时）
一、中子和中子源
1.散裂中子源
二、中子和物质的作用
1.中子核反应
2.中子活化
第六章核辐射探测器（4学时）
教学目标
1、掌握几种常见的探测器。
2、掌握辐射强度和辐射剂量的概念
本章重点
几种探测器的原理
本章难点
讲授内容
第一节气体探测器（1学时）
一、核辐射引起气体的电离
二、电离室
二、正比计数管
第二节闪烁探测器（1学时）
一、工作原理
二、闪烁体
三、光电倍增管
四、闪烁计数器
第三节半导体探测器、径剂探测器（1学时）
一、金硅面垒半导体探测器、高纯锗半导体探测器；
二、径迹探测器、原子核乳胶、威尔逊云室、气泡室、固体径迹探测器
第四节中子探测器（0.5学时）
一、中子的分类与性质
二、中子探测的基本方法
三、常用中子探测器
第五节核辐射量度（0.5学时）
一、辐射强度
二、能谱仪
三、辐射剂量
第七章粒子加速器（4学时）
教学目标
1、掌握各种离子加速器的结构，各种加速器的加速原理。
2、了解加速器的应用。
本章重点
加速器的结构，各种加速器的加速原理
本章难点
加速原理
讲授内容
第一节加速器中产生带电粒子的源（0.5学时）
一、加速器的发展
二、电子枪
三、离子源
第二节高压倍加器（0.5学时）
第三节静电加速器（0.5学时）
一、范德格拉夫静电加速器
二、串列加速器
第四节回旋加速器、直线加速器（0.5学时）
第五节绝缘芯变压器型加速器（0.5学时）
第六节同步加速器（1学时）
第七节加速器质谱计（0.5学时）
第八章原子能的利用（4学时）
教学目标
1、掌握裂变、聚变的机制及其制造的核武器。
2、理解原子能的和平利用。
本章重点
裂变、聚变的机制
本章难点
讲授内容
第一节原子核的裂变（1学时）
一、原子能的发展
二、裂变的发现
三、裂变机制
四、自发裂变
五、裂变势垒
六、诱发裂变
七、链式反应
第二节原子核的聚变（1学时）
一、太阳能---引力约束聚变
二、氢弹---惯性约束聚变、
三、可控聚变反应堆---磁约束
四、几种可控核聚变
第三节核武器（1学时）
一、三代核武器
二、核武器、原子弹、氢弹、中子弹、核试验
第四节核动力（1学时）
一、核动力、国内核电站发展
第九章核技术应用（3学时）
教学目标
1、了解核技术在成像、工业、农业、医疗、探测、化工方面的应用。
本章重点
本章难点
讲授内容
第一节同位素示踪（0.5学时）
第二节核成像技术（0.5学时）
一、γ照相
二、中子照相
三、CT
第三节中子活化分析简介（0.5学时）
第四节检测用核技术（0.5学时）
一、核测井
二、同位素测厚
第五节辐射工艺（1学时）
一、食品保鲜
二、辐射消毒
三、辐射在高分子材料
四、食品领域
五、环保领域
六、材料领域。
第十章粒子物理浅说（2学时）
教学目标
1、简单的了解粒子物理的发展
本章重点
本章难点
讲授内容
第一节向着更深的层次（0.5学时）
第二节粒子家族（0.5学时）
第三节守恒律（0.5学时）
第四节标准模型与相互作用（0.5学时）
一、弱电统一理论
二、夸克模型
三、相互作用
四、结语与展望。
五、希望以上资料对你有所帮助，附励志名言3条：
六、1、生命对某些人来说是美丽的，这些人的一生都为某个目标而奋斗。
七、2、推销产品要针对顾客的心，不要针对顾客的头。
八、3、不同的信念，决定不同的命运。
九、
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