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原子核的電四極矩
鎖定
- 中文名
- 原子核的電四極矩
- 外文名
- nuclear electric quadrupole moment
- 簡 稱
- 核電四極矩
- 測定原理
- 原子光譜的超精細結構
- 特 徵
- 原子核的重要性質之一
原子核的電四極矩理論詮釋
原子核一般可看成迴轉橢球形,當核內電荷均勻分佈時,電四極矩為Q=2Z(b2-a2)/5。式中Z是核電荷數,b為對稱軸方向上的半軸,a為垂直於對稱軸方向上最大圓截面半徑。電四極矩具有面積量綱,單位為靶恩,1靶恩=10-28米2。有的核電四極矩Q=0,則a=b,説明核為球形;有的核Q>0,則b>a,説明核是長橢球形;有的核Q<0,則b<a,説明核是扁橢球形。一般核的電四極矩都不大,説明核偏離球對稱並不大。核電四極矩的改變會影響原子光譜的超精細結構,由此可測定核的電四極矩。另外,通過散射實驗也是測量核電四極矩的重要方法。
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原子核的電四極矩概念擴充
原子核不是點電荷,不但有自旋和磁矩,而且凡自旋大於1/2的核,電荷分佈都不是球對稱的。早在20世紀30年代中期,就發現銪(Eu)同位素的核電荷分佈是偏離球對稱的,這類核具有核的電四極矩,若以自旋的方向為軸、電荷分佈為長球形的電四極矩為正,電荷分佈為扁球形的為負。自然界的近 300個穩定同位素中,約三分之一的核有電四極矩。原子核處存在由價電子產生的不均勻場,其梯度的分佈也有對稱軸,軸的方向依原子在分子或晶體中的鍵結構而定。高低子能態上布居數也依照玻耳茲曼分佈律分佈(見玻耳茲曼統計)。因能態能量是自旋I的二次方函數,如I>3/2則相鄰能態間距不相等。若用頻率同能態間距相吻合的電磁場激勵,就產生核四極共振(通常温度下,低能態布居數大於高能態的,因此共振一般是吸收性的)。共振頻率是固定的,隨原子和核的化學結構的不同而異,一般為幾十兆赫,也可高到數百或數千兆赫,或低到一兆赫或更小(一百多千赫)。
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