第一章物質(zhì)的屬性與光、電、磁、能量、質(zhì)量

1、 第一篇 放射診療物理學(xué)基礎(chǔ) 第一章 物質(zhì)的屬性與光、電、磁、能量、質(zhì)量人們很早就接觸到光、電和磁的現(xiàn)象，并知道磁棒有南北兩極。最初光學(xué)主要是試圖回答“人怎么能看見周圍的物體”等類問題。十一世紀(jì)阿拉伯人發(fā)明制作了凸透鏡，16世紀(jì)末期荷蘭人制造出最早的顯微鏡。十七世紀(jì)，牛頓進(jìn)行太陽光的實(shí)驗(yàn)，牛頓它能把太陽光分解成簡(jiǎn)單的組成部分，形成一個(gè)顏色按一定順序排列的光分布光譜。根據(jù)光的直線傳播性，認(rèn)為光是一種微粒流，微粒從光源飛出來，在均勻介質(zhì)內(nèi)遵從力學(xué)定律作等速直線運(yùn)動(dòng)，發(fā)光物體發(fā)射出以直線運(yùn)動(dòng)的微粒子，微粒子流沖擊視網(wǎng)膜就引起視覺，并且用這種觀點(diǎn)對(duì)折射和反射現(xiàn)象作了解釋。荷蘭物理學(xué)家惠更斯提出了光的波

2、動(dòng)說，推導(dǎo)出了光的反射和折射定律，圓滿的解釋了光速在光密介質(zhì)中減小的原因，同時(shí)還解釋了雙折射現(xiàn)象；波動(dòng)是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的重要形式，廣泛存在于自然界。被傳遞的物理量擾動(dòng)或振動(dòng)有多種形式，機(jī)械振動(dòng)的傳遞構(gòu)成機(jī)械波，電磁場(chǎng)振動(dòng)的傳遞構(gòu)成電磁波（包括光波）等。物理學(xué)上某一物理量的擾動(dòng)或振動(dòng)在空間逐點(diǎn)傳遞時(shí)形成的運(yùn)動(dòng)稱為波。 各種波的共同特性還有：在不同介質(zhì)的界面上能產(chǎn)生反射和折射，對(duì)各向同性介質(zhì)的界面，遵守反射定律和折射定律；通常的線性波疊加時(shí)遵守波的疊加原理；兩束或兩束以上的波在一定條件下疊加時(shí)能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象；波在傳播路徑上遇到障礙物時(shí)能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象；橫波能產(chǎn)生偏振現(xiàn)象。在18世紀(jì)，發(fā)現(xiàn)電荷有兩種：正電荷

3、和負(fù)電荷。不論是電荷還是磁極都是同性相斥，異性相吸，作用力的方向在電荷之間或磁極之間的連接線上，力的大小和它們之間的距離的平方成反比。 在這兩點(diǎn)上和萬有引力很相似。18世紀(jì)末發(fā)現(xiàn)電荷能夠流動(dòng)，這就是電流。十九世紀(jì)，奧斯特發(fā)現(xiàn)電流可以使小磁針偏轉(zhuǎn)。而后安培發(fā)現(xiàn)作用力的方向和電流的方向，以及磁針到通過電流的導(dǎo)線的垂直線方向相互垂直。不久之后，法拉第又發(fā)現(xiàn)，當(dāng)磁棒插入導(dǎo)線圈時(shí)，導(dǎo)線圈中就產(chǎn)生電流。這些實(shí)驗(yàn)表明，在電和磁之間存在著密切的聯(lián)系。在電和磁之間的聯(lián)系被發(fā)現(xiàn)以后，人們認(rèn)識(shí)到電磁力的性質(zhì)在一些方面同萬有引力相似，另一些方面卻又有差別。為此法拉第引進(jìn)了力線的概念，認(rèn)為電流產(chǎn)生圍繞著導(dǎo)線的磁力線，電

4、荷向各個(gè)方向產(chǎn)生電力線，并在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生了電磁場(chǎng)的概念。但長(zhǎng)期以來，人們只是發(fā)現(xiàn)了電和磁的現(xiàn)象，并沒有發(fā)現(xiàn)電和磁之間的聯(lián)系。麥克斯韋總結(jié)了宏觀電磁現(xiàn)象的規(guī)律，并引進(jìn)位移電流的概念：變化著的電場(chǎng)能產(chǎn)生磁場(chǎng)；變化著的磁場(chǎng)也能產(chǎn)生電場(chǎng)。在此基礎(chǔ)上他提出了一組偏微分方程來表達(dá)電磁現(xiàn)象的基本規(guī)律。這套方程稱為麥克斯韋方程組。麥克斯韋的電磁理論預(yù)言了電磁波的存在，其傳播速度等于光速，這一預(yù)言后來為赫茲的實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。由于電磁場(chǎng)能夠以力作用于帶電粒子，一個(gè)運(yùn)動(dòng)中的帶電粒子既受到電場(chǎng)的力，也受到磁場(chǎng)的力，洛倫茲把運(yùn)動(dòng)電荷所受到的電磁場(chǎng)的作用力歸結(jié)為一個(gè)公式，人們就稱這個(gè)力為洛倫茨力。洛倫茲創(chuàng)立電子論，解釋了發(fā)光

5、和物質(zhì)吸收光的現(xiàn)象，也解釋了光在物質(zhì)中傳播的各種特點(diǎn)，包括對(duì)色散現(xiàn)象的解釋描述電磁場(chǎng)基本規(guī)律的麥克斯韋方程組和洛倫茨力就構(gòu)成了經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)。人們認(rèn)識(shí)到，電磁場(chǎng)是物質(zhì)存在的一種特殊形式。電荷在其周圍產(chǎn)生電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)又以力作用于其他電荷。磁體和電流在其周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，而這個(gè)磁場(chǎng)又以力作用于其他磁體和內(nèi)部有電流的物體。電磁場(chǎng)也具有能量和動(dòng)量，是傳遞電磁力的媒介，它彌漫于整個(gè)空間。電可以生成磁，磁也能帶來電，變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)構(gòu)成了一個(gè)不可分離的統(tǒng)一的場(chǎng)，這就是電磁場(chǎng)，而變化的電磁場(chǎng)在空間的傳播形成了電磁波，所以電磁波也常稱為電波。英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋引入位移電流的概念，建立了是電磁學(xué)的基本

6、方程，創(chuàng)立了光的電磁學(xué)說，通過證明電磁波在真空中傳播的速度等于光在真空中傳播的速度，從而推導(dǎo)出光和電磁波在本質(zhì)上是相同的，即光是一定波長(zhǎng)的電磁波，肯定了光也是一種電磁波。按照麥克斯韋的理論c/v=( * )式中c為真空中的光速。為在介電常數(shù)為和導(dǎo)磁系數(shù)為的媒質(zhì)中的光速，因?yàn)閏/v=n(折射率)，所有n=( * )這個(gè)關(guān)系式給出了物質(zhì)的光學(xué)常數(shù)，電學(xué)常數(shù)和磁學(xué)常數(shù)之間的關(guān)系。當(dāng)時(shí)從上述的公式中看不出n應(yīng)隨著光的波長(zhǎng)而改變，因而無法解釋光的色散現(xiàn)象。后來羅侖茲在1896年創(chuàng)立了電子論，從這一理論看，介電常數(shù)是依賴于電磁場(chǎng)的頻率，即依賴于波長(zhǎng)而變的，從而搞清了光的色散現(xiàn)象。光的電磁理論能夠說明光的傳

7、播、干涉、衍射、散射、偏振等許多現(xiàn)象，但不能解釋光與物質(zhì)相互作用中的能量量子化轉(zhuǎn)換的性質(zhì)，所以還需要近代的量子理論來補(bǔ)充。二十世紀(jì)，美國(guó)物理學(xué)家愛因斯坦提出了著名的光電效應(yīng)，認(rèn)為紫外線在照射物體表面時(shí)，會(huì)將能量傳給表面電子，使之?dāng)[脫原子核的束縛，從表面釋放出來，因此愛因斯坦將光解釋成為一種能量的集合光子。1925年，法國(guó)物理學(xué)家德布羅意又提出所有物質(zhì)都具有波粒二象性的理論，即認(rèn)為所有的物體都既是波又是粒子，光電效應(yīng)以及康普頓效應(yīng)無可辯駁地證明了光是一種粒子，但是光的干涉和光的衍射又表明光確實(shí)是一種波。光的電磁理論能夠說明光的傳播、干涉、衍射、散射、偏振等許多現(xiàn)象。隨后德國(guó)著名物理學(xué)家普朗克等數(shù)

8、位科學(xué)家從物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)理論中借用不連續(xù)性的概念，提出了輻射的量子論。普朗克量子論不僅很自然地解釋了灼熱體輻射能量按波長(zhǎng)分布的規(guī)律，而且以全新的概念提出了光與物質(zhì)相互作用的問題。量子理論和相對(duì)論相繼建立，物理學(xué)由經(jīng)典物理進(jìn)入了現(xiàn)代物理學(xué)，將人類對(duì)物質(zhì)屬性的理解完全展拓了?，F(xiàn)代光學(xué)中光量子概念、量子力學(xué)和量子電動(dòng)力學(xué)闡明原子光譜、分子光譜和離子光譜；能解釋電場(chǎng)、磁場(chǎng)和聲場(chǎng)對(duì)光譜的效應(yīng)；能建立激發(fā)條件和光譜特性的關(guān)系。綜上所述，光是指所有的電磁波譜，沿直線傳播的，光的傳播也不需要任何介質(zhì)。但是，光在介質(zhì)中傳播時(shí)，由于光受到介質(zhì)的相互作用，其傳播路徑會(huì)發(fā)生偏折，產(chǎn)生反射與折射的現(xiàn)象。光源之所以發(fā)出光

9、，是因?yàn)楣庠粗性?、分子的運(yùn)動(dòng)，主要有三種方式:熱運(yùn)動(dòng)、躍遷輻射(包括自發(fā)輻射和受激輻射)，以及物質(zhì)內(nèi)部帶電粒子加速運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的光輻射。光的本質(zhì)應(yīng)該認(rèn)為是“光子”，是由光子為基本粒子組成，它具有波粒二相性。同時(shí)光具有動(dòng)態(tài)質(zhì)量，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可算出其質(zhì)量。1、 質(zhì)能方程 愛因斯坦著名的質(zhì)能方程式Emc2，E表示能量，m代表質(zhì)量，而c則表示光速。相對(duì)論的一個(gè)重要結(jié)果是質(zhì)量與能量的關(guān)系。質(zhì)量和能量是不可互換的，是建立在狹義相對(duì)論基礎(chǔ)上，1915年他提出了廣義相對(duì)論。愛因斯坦1905年6月發(fā)表的論文關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的一個(gè)啟發(fā)性觀點(diǎn)，解釋了光的本質(zhì)，這也使他于1921年榮獲了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。質(zhì)

10、能方程式的推導(dǎo)首先要認(rèn)可狹義相對(duì)論的兩個(gè)假設(shè)：1、 任一光源所發(fā)之球狀光在一切慣性參照系中的速度都各向同性總為c 2、 所有慣性參考系內(nèi)的物理定律都是相同的。 如果你的行走速度是v，你在一輛以速度u行駛的公車上，那么當(dāng)你與車同向走時(shí)，你對(duì)地的速度為u+v，反向時(shí)為u-v，你在車上過了1分鐘，別人在地上也過了1分鐘這就是我們腦袋里的常識(shí)。也是物理學(xué)中著名的伽利略變換，整個(gè)經(jīng)典力學(xué)的支柱。該理論認(rèn)為空間是獨(dú)立的，與在其中運(yùn)動(dòng)的各種物體無關(guān)，而時(shí)間是均勻流逝的，線性的，在任何觀察者來看都是相同的。 而以上這個(gè)變幻恰恰與狹義相對(duì)論的假設(shè)相矛盾。 事實(shí)上，在愛因斯坦提出狹義相對(duì)論之前，人們就觀察到許多與

11、常識(shí)不符的現(xiàn)象。物理學(xué)家洛倫茲為了修正將要傾倒的經(jīng)典物理學(xué)大廈，提出了洛倫茲變換，但他并不能解釋這種現(xiàn)象為何發(fā)生，只是根據(jù)當(dāng)時(shí)的觀察事實(shí)寫出的經(jīng)驗(yàn)公式洛倫茲變換而它卻可以通過相對(duì)論的純理論推導(dǎo)出來。 然后根據(jù)這個(gè)公式又可以推倒出質(zhì)速關(guān)系，也就是時(shí)間會(huì)隨速度增加而變慢，質(zhì)量變大，長(zhǎng)度減小。一個(gè)物體的實(shí)際質(zhì)量為其靜止質(zhì)量與其通過運(yùn)動(dòng)多出來的質(zhì)量之和。 當(dāng)外力作用在靜止質(zhì)量為m0的自由質(zhì)點(diǎn)上時(shí)，質(zhì)點(diǎn)每經(jīng)歷位移ds，其動(dòng)能的增量是dEk=F·ds，如果外力與位移同方向，則上式成為dEk=Fds，設(shè)外力作用于質(zhì)點(diǎn)的時(shí)間為dt，則質(zhì)點(diǎn)在外力沖量Fdt作用下，其動(dòng)量增量是dp=Fdt，考慮到v=d

12、s/dt，有上兩式相除，即得質(zhì)點(diǎn)的速度表達(dá)式為v=dEk/dp，亦即 dEk=vd(mv)=V2dm+mvdv，把愛因斯坦的質(zhì)量隨物體速度改變的那個(gè)公式平方，得m2(c2-v2)=m02c2,對(duì)它微分求出：mvdv=(c2-v2)dm，代入上式得dEk=c2dm。上式說明，當(dāng)質(zhì)點(diǎn)的速度v增大時(shí)，其質(zhì)量m和動(dòng)能Ek都在增加，質(zhì)量的增量dm和動(dòng)能的增量dEk之間始終保持dEk=c2dm所示的量值上的正比關(guān)系。當(dāng)v=0時(shí)，質(zhì)量m=m0，動(dòng)能Ek=0，據(jù)此，將上式積分，即得Ek0dEk=m0m c2dm（從m0積分到m）Ek=mc2-m0c2 上式是相對(duì)論中的動(dòng)能表達(dá)式。愛因斯坦在這里引入了經(jīng)典力學(xué)中

13、從未有過的獨(dú)特見解，他把m0c2叫做物體的靜止能量，把mc2叫做運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量，我們分別用E0和E表示：E=mc2 , E0=m0c2。推導(dǎo)：首先是狹義相對(duì)論得到 洛倫茲因子=1/sqrt(1 - v2/c2) 所以，運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量 M(v) = m0=m0/(1 - v2/c2) 然后利用泰勒展開 1/sqrt(1 - v2/c2)=1+1/2*v2/c2+. 得到M(v)c2 = m0c2=m0c2/(1 - v2/c2)=m0c2+1/2m0v2+. 其中m0c2為靜止能，1/2m0v2就是我們平時(shí)見到的在低速情況下的動(dòng)能，后面的省略號(hào)是高階的能量。 E=MC2 E是能量 單位是焦耳（J）

14、 M是質(zhì)量，單位是千克（Kg）， C是光速！C=3×108 質(zhì)能方程:E=mc2是否違背了質(zhì)量守恒定律?質(zhì)能方程并不違反質(zhì)量守恒定律，質(zhì)量守恒定律是指在任何與周圍隔絕的體系中，不論發(fā)生何種變化或過程，其總質(zhì)量始終保持不變?；蛘哒f，化學(xué)變化只能改變物質(zhì)的組成，但不能創(chuàng)造物質(zhì)，也不能消滅物質(zhì)，所以該定律又稱物質(zhì)不滅定律。 而質(zhì)能方程是表述了質(zhì)量和能量之間關(guān)系，所以不違背質(zhì)量守恒定律。同時(shí)公式說明物質(zhì)可以轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛淠?，輻射能也可以轉(zhuǎn)變?yōu)槲镔|(zhì)。這一現(xiàn)象并不意味著物質(zhì)會(huì)被消滅，而是物質(zhì)的靜質(zhì)量轉(zhuǎn)變成另外一種運(yùn)動(dòng)形式。(由于當(dāng)時(shí)科學(xué)的局限，這條定律只在微觀世界得到驗(yàn)證，后來又在核試驗(yàn)中得到驗(yàn)證）

15、所以20世紀(jì)以后，因此而在原來質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律上發(fā)展出質(zhì)量和能量守恒定律，合稱質(zhì)能守恒定律。關(guān)于質(zhì)量和能量的關(guān)系：質(zhì)量和能量就是一個(gè)東西，是一個(gè)東西的兩種表述。質(zhì)量就是內(nèi)斂的能量，能量就是外顯的質(zhì)量。正如愛因斯坦而言：“質(zhì)量就是能量，能量就是質(zhì)量。時(shí)間就是空間，空間就是時(shí)間?！?質(zhì)能方程分為總能量和靜止質(zhì)量.質(zhì)能方程的三種表達(dá)形式 表達(dá)形式1：E0=m0c2上式中的m 0為物體的靜止質(zhì)量，m0c為物體的靜止能量.中學(xué)物理教材中所講的質(zhì)能方程含義與此表達(dá)式相同，通常簡(jiǎn)寫為 E=mc2. 表達(dá)形式2：Ev=Mvc2 隨運(yùn)動(dòng)速度增大而增大的量.mc為物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量，即物體的靜止能量和動(dòng)能

16、之和. 表達(dá)形式3：E=mc2上式中的m通常為物體靜止質(zhì)量的變化，即質(zhì)量虧損.E為物體靜止能量的變化.實(shí)際上這種表達(dá)形式是表達(dá)形式1的微分形式.這種表達(dá)形式最常用，也是學(xué)生最容易產(chǎn)生誤解的表達(dá)形式. 物體的靜止能量：物體的靜止能量是它的總內(nèi)能，包括分子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能、分子間相互作用的勢(shì)能、使原子與原子結(jié)合在一起的化學(xué)能、原子內(nèi)使原子核和電子結(jié)合在一起的電磁能，以及原子核內(nèi)質(zhì)子、中子的結(jié)合能.物體靜止能量的揭示是相對(duì)論最重要的推論之一，它指出，靜止粒子內(nèi)部仍然存在著運(yùn)動(dòng).一定質(zhì)量的粒子具有一定的內(nèi)部運(yùn)動(dòng)能量，反過來，帶有一定內(nèi)部運(yùn)動(dòng)能量的粒子就表現(xiàn)出有一定的慣性質(zhì)量.在基本粒子轉(zhuǎn)化過程中，有可能把粒

17、子內(nèi)部蘊(yùn)藏著的全部靜止能量釋放出來，變?yōu)榭梢岳玫膭?dòng)能.例如，當(dāng)介子衰變?yōu)閮蓚€(gè)光子時(shí)，由于光子的靜止質(zhì)量為零而沒有靜止能量，所以，介子內(nèi)部蘊(yùn)藏著的全部靜止能量 質(zhì)量和能量的聯(lián)系：在經(jīng)典力學(xué)中，質(zhì)量和能量之間是相互獨(dú)立、沒有關(guān)系的，但在相對(duì)論力學(xué)中，能量和質(zhì)量只不過是物體力學(xué)性質(zhì)的兩個(gè)不同方面而已.這樣，在相對(duì)論中質(zhì)量這一概念的外延就被大大地?cái)U(kuò)展了.愛因斯坦指出：“如果有一物體以輻射形式放出能量E，那么它的質(zhì)量就要減少E/c.至于物體所失去的能量是否恰好變成輻射能，在這里顯然是無關(guān)緊要的，于是我們被引到了這樣一個(gè)更加普遍的結(jié)論上來.物體的質(zhì)量是它所含能量的量度.”他還指出：“這個(gè)結(jié)果有著特殊的理

18、論重要性，因?yàn)樵谶@個(gè)結(jié)果中，物體系的慣性質(zhì)量和能量以同一種東西的姿態(tài)出現(xiàn)，我們無論如何也不可能明確地區(qū)分體系的真實(shí)質(zhì)量和表現(xiàn)質(zhì)量.把任何慣性質(zhì)量理解為能量的一種儲(chǔ)藏，看來要自然得多.”這樣，原來在經(jīng)典力學(xué)中彼此獨(dú)立的質(zhì)量守恒和能量守恒定律結(jié)合起來，成了統(tǒng)一的“質(zhì)能守恒定律”，它充分反映了物質(zhì)和運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)一性. 質(zhì)能方程說明，質(zhì)量和能量是不可分割而聯(lián)系著的.一方面，任何物質(zhì)系統(tǒng)既可用質(zhì)量m來標(biāo)志它的數(shù)量，也可用能量E來標(biāo)志它的數(shù)量；另一方面，一個(gè)系統(tǒng)的能量減少時(shí)，其質(zhì)量也相應(yīng)減少，另一個(gè)系統(tǒng)接受而增加了能量時(shí)，其質(zhì)量也相應(yīng)地增加. 質(zhì)量虧損與質(zhì)量守恒 當(dāng)一組粒子構(gòu)成復(fù)合物體時(shí)，由于各粒子之間有相互

19、作用能以及有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，因而，當(dāng)物體整體靜止時(shí)，它的總能量一般不等于所有粒子的靜止能量之和，即E0mioc，其中mi0為第i個(gè)粒子的靜止質(zhì)量.兩者之差稱為物體的結(jié)合能：E=mioc-E0.與此對(duì)應(yīng)，物體的靜止質(zhì)量M0=E0/c亦不等于組成它的各粒子的靜止質(zhì)量之和，兩者之差稱為質(zhì)量虧損：m=mio-M0.質(zhì)量虧損與結(jié)合能之間有關(guān)系：E=mc. 由于在中學(xué)物理教材中，對(duì)此式的解釋較淺，因此，有些學(xué)生就誤認(rèn)為，核反應(yīng)過程中，質(zhì)量不再守恒，且少掉的質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量了. 我們知道，質(zhì)量的轉(zhuǎn)換與守恒是物體系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過程中的最基本規(guī)律.通常情況下，質(zhì)量守恒是在低速條件下的靜止質(zhì)量守恒，在高速情況下，靜止質(zhì)量

20、與運(yùn)動(dòng)質(zhì)量相互轉(zhuǎn)化，總質(zhì)量仍然守恒.如在電子光子簇現(xiàn)象中，當(dāng)一個(gè)高能電子或光子進(jìn)入原子序數(shù)較高的物質(zhì)中，在很短距離內(nèi)就可以產(chǎn)生許多電子和光子.在這個(gè)級(jí)聯(lián)過程中，粒子的靜止質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)質(zhì)量相互轉(zhuǎn)化.但在級(jí)聯(lián)前后，總質(zhì)量保持守恒.又如光的輻射過程是輻射系統(tǒng)的內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛淠艿倪^程，輻射系統(tǒng)質(zhì)量的相應(yīng)減少，不過表示它的一部分質(zhì)量轉(zhuǎn)化為光子的質(zhì)量而已.可見光是人類眼睛可以看見的一種電磁波，也稱可見光譜。一般人的眼睛所能接受的光的波長(zhǎng)在380760nm之間。只要是本身溫度大于絕對(duì)零度的物體，都可以發(fā)射電磁波，而世界上目前并未發(fā)現(xiàn)低于或等于絕對(duì)零度的物體。因此，人們周邊所有的物體時(shí)刻都在發(fā)射電磁波。且溫度越

21、高，放出的電磁波波長(zhǎng)就越短。除光波外，人們也看不見無處不在的電磁波。電磁波不需要依靠介質(zhì)傳播，各種電磁波在真空中速率固定，速度為光速。電磁波（又稱電磁輻射）可以按照頻率分類，從低頻率到高頻率，包括有無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和伽馬射線等等。電磁波是電磁場(chǎng)的一種運(yùn)動(dòng)形態(tài)。是由同相振蕩且互相垂直的電場(chǎng)與磁場(chǎng)在空間中以波的形式移動(dòng)，其傳播方向垂直于電場(chǎng)與磁場(chǎng)構(gòu)成的平面，有效地傳遞能量和動(dòng)量。電磁波頻率低時(shí)，主要借由有形的導(dǎo)電體傳遞。原因是在低頻的電振蕩中，磁電之間的相互變化比較緩慢，其能量幾乎全部返回原電路而沒有能量輻射出去；電磁波頻率高時(shí)即可以在自由空間內(nèi)傳遞，也可以束縛在有形

22、的導(dǎo)電體內(nèi)傳遞。在自由空間內(nèi)傳遞的原因是在高頻率的電振蕩中，磁電互變甚快，能量不可能全部返回原振蕩電路，于是電能、磁能隨著電場(chǎng)與磁場(chǎng)的周期變化以電磁波的形式向空間傳播出去，不需要介質(zhì)也能向外傳遞能量，這就是一種輻射。電磁波的傳播不需要介質(zhì)，同頻率的電磁波，在不同介質(zhì)中的速度不同。不同頻率的電磁波，在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)，頻率越大折射率越大，速度越小。通過不同介質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生折射、反射、繞射、散射及吸收等。 電磁波為橫波。其速度等于光速c（3×108m/s）。在空間傳播的電磁波，距離最近的電場(chǎng)（磁場(chǎng)）強(qiáng)度方向相同，其量值最大兩點(diǎn)之間的距離，就是電磁波的波長(zhǎng)，電磁每秒鐘變動(dòng)的次數(shù)便是頻率f。

23、三者之間的關(guān)系可通過公式c=f。 c：波速(光速是一個(gè)常量，真空中約等于3×108m/s) 單位：m/s f：頻率（單位：Hz,1MHz=1000kHz=1×106Hz） ：波長(zhǎng)（單位：m） 真空中電磁波的波速為c，它等于波長(zhǎng)和頻率f的乘積 c=f真空中電磁波傳播的速度c大約30萬千米每秒，是宇宙間物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的最快速度。電磁波譜：按照波長(zhǎng)或頻率的順序把這些電磁波排列起來，就是電磁波譜。如果把每個(gè)波段的頻率由低至高依次排列的話，它們是工頻電磁波、無線電波（分為長(zhǎng)波、中波、短波、微波）、紅外線、可見光、紫外線、X射線及射線。以無線電的波長(zhǎng)最長(zhǎng)，宇宙射線（x射線、射線和波長(zhǎng)更短的射

24、線）的波長(zhǎng)最短。無線電波3000米0.3毫米。（微波0.1100厘米）紅外線0.3毫米0.75微米。（其中：近紅外為0.763微米，中紅外為36微米，遠(yuǎn)紅外為615微米，超遠(yuǎn)紅外為15300微米）可見光0.7微米0.4微米。紫外線0.4微米10納米X射線10納米0.1納米射線0.1納米1皮米高能射線小于1皮米傳真（電視）用的波長(zhǎng)是36米；雷達(dá)用的波長(zhǎng)更短，3米到幾毫米。電磁波應(yīng)用：無線電波用于通信等，微波用于微波爐，紅外線用于遙控，熱成像儀，紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈等，可見光是大部分生物用來觀察事物的基礎(chǔ)，紫外線用于醫(yī)用消毒，驗(yàn)證假鈔,測(cè)量距離，工程上的探傷等，X射線用于CT照相，伽瑪射線用于治療,使原子

25、發(fā)生躍遷從而產(chǎn)生新的射線等。電磁輻射是指電器設(shè)備所產(chǎn)生的紅外線以下部分輻射波。電磁輻射危害人體的機(jī)理主要是熱效應(yīng)、非熱效應(yīng)和積累效應(yīng)等。熱效應(yīng)：人體內(nèi)70%以上是水，水分子受到電磁波輻射后相互摩擦，引起機(jī)體升溫，從而影響到身體其他器官的正常工作。非熱效應(yīng)：人體的器官和組織都存在微弱的電磁場(chǎng)，它們是穩(wěn)定和有序的，一旦受到外界電磁波的干擾，處于平衡狀態(tài)的微弱電磁場(chǎng)即遭到破壞，人體正常循環(huán)機(jī)能會(huì)遭受破壞。累積效應(yīng)：熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)作用于人體后，對(duì)人體的傷害尚未來得及自我修復(fù)之前再次受到電磁波輻射的話，其傷害程度就會(huì)發(fā)生累積，久之會(huì)成為永久性病態(tài)或危及生命。對(duì)于長(zhǎng)期接觸電磁波輻射的群體，即使功率很小，

26、頻率很低，也會(huì)誘發(fā)想不到的病變，物理學(xué)基本名詞電荷：電荷electric charge ，帶正負(fù)電的基本粒子，稱為電荷，帶正電的粒子叫正電荷（表示符號(hào)為“+”），帶負(fù)電的粒子叫負(fù)電荷（表示符號(hào)為“”）。電荷是由一堆稱為基本電荷的單獨(dú)小單位組成的?；倦姾梢苑?hào)e標(biāo)記，大約帶有電荷量（電量）1.602× 10-19庫侖。自由電荷是一種等效概念，通常指存在于物質(zhì)內(nèi)部，在外電場(chǎng)作用下能作定向運(yùn)動(dòng)的電荷。如金屬中的自由電子，電解質(zhì)溶液中的正、負(fù)離子，稀薄氣體中的電子和離子等。自由電子就是指不被約束在某一個(gè)原子內(nèi)部的電子。不僅金屬導(dǎo)體中的自由電荷，半導(dǎo)體中的自由電荷及絕緣體中的微量自由電荷都屬

27、于自由電子。自由電子在外電場(chǎng)作用下可以發(fā)生定向運(yùn)動(dòng)而形成電流。電子是受到原子核的吸引力而圍繞在原子核周圍做運(yùn)動(dòng)的。原子核的吸引力有強(qiáng)弱之分，當(dāng)兩個(gè)不同的原子相接近時(shí)，在周圍具有一定條件下(例如溫度的升高)，加快了核外電子的運(yùn)動(dòng)速度，使電子被吸引力更強(qiáng)的原子核吸引過去而脫離了原來的原子核形成了自由電子。另一種原因是受到外界條件影響(例如溫度的升高)，使電子運(yùn)動(dòng)能力提高，由于原子核的吸引能力是在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)的，溫度提高了電子的動(dòng)能而使其運(yùn)動(dòng)能力增加，在一定幾率上通過運(yùn)動(dòng)超出了原子核的吸引范圍，而使電子脫離了原子核的束縛形成了自由電子。前一種原因?qū)儆诨瘜W(xué)變化，后一種應(yīng)該屬于物理變化。元電荷：電子和

28、質(zhì)子所帶電荷的絕對(duì)值1.6×1019C，所有帶電體的電荷量等于e或e的整數(shù)倍。（元電荷就是帶電荷量足夠小的帶電體嗎？提示：不是，元電荷是一個(gè)抽象的概念，不是指的某一個(gè)帶電體，它是指電荷的電荷量另外任何帶電體所帶電荷量是1.6×1019C的整數(shù)倍）比荷：粒子的電荷量與粒子質(zhì)量的比值。電荷量簡(jiǎn)稱電量，是物體所帶電荷的量值，電量的國(guó)際單位是，庫侖，簡(jiǎn)稱庫，符號(hào)C。庫侖：是電量單位，單位是C。1C約相當(dāng)于6.25×1018個(gè)電子的電荷量。電場(chǎng)是存在于電荷周圍能傳遞電荷與電荷之間相互作用的物理場(chǎng)。在電荷周圍總有電場(chǎng)存在；同時(shí)電場(chǎng)對(duì)場(chǎng)中其他電荷發(fā)生力的作用。觀察者相對(duì)于電荷靜

29、止時(shí)所觀察到的場(chǎng)稱為靜電場(chǎng)。如果電荷相對(duì)于觀察者運(yùn)動(dòng)，則除靜電場(chǎng)外，還有磁場(chǎng)出現(xiàn)。除了電荷可以引起電場(chǎng)外，變化的磁場(chǎng)也可以引起電場(chǎng)，前者為靜電場(chǎng)，后者叫做渦旋電場(chǎng)或感應(yīng)電場(chǎng)。運(yùn)動(dòng)電荷或電流之間的作用要通過電磁場(chǎng)來傳遞。勻強(qiáng)電場(chǎng)：電場(chǎng)強(qiáng)度是用來表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向的物理量。電場(chǎng)的決定式:E=kQ/r(只適用于點(diǎn)電荷)。其中E是電場(chǎng)強(qiáng)度，k是靜電力常量，Q是源電荷的電量，r是源電荷與試探電荷的距離。靜電力常量k=9.0×109N.m2/C2)定義式:E=F/q ，F(xiàn)為電場(chǎng)對(duì)試探電荷的作用力，q為放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的檢驗(yàn)電荷(試探電荷)的電荷量。真空中點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)公式:E=KQ/r勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)公

30、式:E=U/d(d為沿場(chǎng)強(qiáng)方向兩點(diǎn)間距離)任何電場(chǎng)中都適用的定義式:E=F/q平行板電容器間的場(chǎng)強(qiáng)E=U/d=4kQ/eS介質(zhì)中點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng):E=kQ/(r)均勻帶電球殼的電場(chǎng):E內(nèi)=0，E外=k×Q/r無限長(zhǎng)直線的電場(chǎng)強(qiáng)度:E=2k/r(為電荷線密度，r為與直線距離)帶電半圓對(duì)圓心的電場(chǎng)強(qiáng)度:E=2k/R(為電荷線密度，R為半圓半徑)與半徑為R圓環(huán)所在的平面垂直，且通過軸心的中央軸線上的場(chǎng)強(qiáng):kQh/(h+R)對(duì)任意帶電曲線的場(chǎng)強(qiáng)公式:E=k/r ds.(r為距曲線距離，為坐標(biāo)x，y的函數(shù)，為電荷線密度)電場(chǎng)力 是當(dāng)電荷置于電場(chǎng)中所受到的作用力?；蚴窃陔妶?chǎng)電場(chǎng)中為移動(dòng)自由電荷所施加

31、的作用力。其大小可由庫侖定律得出。當(dāng)有多個(gè)電荷同時(shí)作用時(shí)，其大小及方向遵循矢量運(yùn)算規(guī)則。 電勢(shì)：置于電場(chǎng)中某點(diǎn)的試探電荷具有的電勢(shì)能與其電量的比叫做該點(diǎn)的電勢(shì)。是描述電場(chǎng)的能的性質(zhì)的物理量。其大小與試探電荷的正負(fù)及電量q均無關(guān)，只與電場(chǎng)中該點(diǎn)在電場(chǎng)中的位置有關(guān)，故其可衡量電場(chǎng)的性質(zhì)。 單位：伏特（V） 標(biāo)量電勢(shì)差：電勢(shì)差等于電場(chǎng)中兩點(diǎn)電勢(shì)的差值。電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)，就是該點(diǎn)相對(duì)于零勢(shì)點(diǎn)的電勢(shì)差。伏特：電壓（voltage），也稱作電勢(shì)差或電位差，是衡量單位電荷在靜電場(chǎng)中由于電勢(shì)不同所產(chǎn)生的能量差的物理量。電荷在電場(chǎng)中一點(diǎn)移動(dòng)（A）到另一點(diǎn)（B）時(shí)，電場(chǎng)力所做的功WAB與電荷電量q的比值WAB/q

32、叫做A B兩點(diǎn)間電勢(shì)差，也叫電壓。用UAB表示，即UAB=WAB/q。同時(shí)也可以利用電勢(shì)這樣定義：。通常用字母U代表電壓，電壓的單位是伏特（volt），簡(jiǎn)稱伏，符號(hào)是V。1伏特等于對(duì)每1庫侖的電荷做了1焦耳的功，即1 V = 1 J/C。強(qiáng)電壓常用千伏(kV)為單位，弱小電壓的單位可以用毫伏(mV)微伏(v)。電流；電源的電動(dòng)勢(shì)形成了電壓，繼而產(chǎn)生了電場(chǎng)力，在電場(chǎng)力的作用下，處于電場(chǎng)內(nèi)的電荷發(fā)生定向移動(dòng)，形成了電流。電學(xué)上規(guī)定：正電荷定向流動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较颉０才啵弘娏鞯拇笮》Q為電流強(qiáng)度（簡(jiǎn)稱電流，符號(hào)為I），是指單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)線某一截面的電荷量，每秒通過1庫侖的電量稱為1安培（A）。安培是

33、國(guó)際單位制中所有電性的基本單位。單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)線某一截面的電荷量，每秒通過1庫侖的電量稱為1安培（A）。即：1安培=1庫侖/秒。定義公式：, Q為通過導(dǎo)體橫截面的電荷量，單位是庫侖。t為電荷通過導(dǎo)體的時(shí)間，單位是秒。另：I=nesv, n為單位體積內(nèi)自由電荷數(shù)，e為電子的電荷量，s為導(dǎo)體橫截面積，v為電荷速度。瓦特：電的功率單位。即每秒鐘消耗的（以焦耳為量度的）電能量，即1焦耳/秒（1J/s）。P=；在電學(xué)中，p=IU是伏特乘安培（1V·A，簡(jiǎn)稱1伏安）。安培力：磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力。 磁感應(yīng)強(qiáng)度：當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，通電導(dǎo)線所受的安培力F跟電流I和導(dǎo)線長(zhǎng)度L的乘積IL的比值

34、叫做磁感應(yīng)強(qiáng)度勻強(qiáng)磁場(chǎng)：如果磁場(chǎng)的某一區(qū)域里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向處處相同，這個(gè)區(qū)域的磁場(chǎng)叫做勻強(qiáng)磁場(chǎng)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直的情況下，導(dǎo)線所受的安培力F BIL. 洛侖茲力：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用。 物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)形式是多種多樣的，對(duì)于每一個(gè)具體的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式存在相應(yīng)的能量形式：與宏觀物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的能量形式是動(dòng)能；與分子運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的能量形式是熱能；與原子運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的能量形式是化學(xué)能；與帶電粒子的定向運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的能量形式是電能；與光子運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的能量形式是光能除了這些，還有風(fēng)能潮汐能等。當(dāng)運(yùn)動(dòng)形式相同時(shí)，兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)特性可以采用某些物理量或化學(xué)量來描述和比較：兩個(gè)作機(jī)械運(yùn)動(dòng)的物

35、體可以用速度、加速度、動(dòng)量等物理量來描述和比較；兩股作定向運(yùn)動(dòng)的電流可以用電流強(qiáng)度、電壓、功率等物理量來描述和比較。但是，當(dāng)運(yùn)動(dòng)形式不相同時(shí)，兩個(gè)物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)特性唯一可以相互描述和比較的物理量就是能量，即能量特性是一切運(yùn)動(dòng)著的物質(zhì)的共同特性，能量尺度是衡量一切運(yùn)動(dòng)形式的通用尺度。能量如同質(zhì)量一般不會(huì)無中生有或無原因的消失。任何形式的能量可以轉(zhuǎn)換成另一種形式。在所有能量轉(zhuǎn)換的過程中，總能量保持不變，這就是能量守恒定律。 能量:度量物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的一種物理量。相應(yīng)于不同形式的運(yùn)動(dòng)，能量分為機(jī)械能、分子內(nèi)能、電能、化學(xué)能、原子能等。亦簡(jiǎn)稱能。 能量在物理中的符號(hào)一般是E，其國(guó)際單位是焦耳J。焦耳（J），簡(jiǎn)稱

36、焦。在經(jīng)典力學(xué)里，1焦耳等于施加1牛頓作用力經(jīng)過1米距離所需的能量（或做的機(jī)械功）。即：1J= 1N×1m；在電磁學(xué)里，1焦耳等于1）1瓦的電器在1秒鐘消耗的電能（或做的功）, 即：1焦耳(J) （功w）= Pt 1瓦特×秒(W·s)；2）1安培電流通過1歐姆電阻1秒時(shí)間所需的能量。3）1C（庫侖）電量通過1歐姆電阻每1秒時(shí)間所需的能量。除焦?fàn)柾獬Ｓ玫倪€有千瓦小時(shí)kWh和（卡）cal、電子伏（特）等。eV是電子伏特，1eV=1.6×10-19J，等于一個(gè)電子（所帶電量為-1.6×10-19庫侖）在一伏電壓加速時(shí)獲得的能量。為量度微觀粒子能量的一

37、種非國(guó)際單位制的能量單位。它表示一個(gè)電量與電子電量大小相同的粒子（例如質(zhì)子，但是由于習(xí)慣大家都稱之為電子伏特）通過電勢(shì)差為1伏特的電場(chǎng)加速后，增加的能量，叫做一個(gè)電子伏特，記為eV。電子伏與其他能量單位的關(guān)系為：1eV=1.6021773310-19J1MeV=1.0E+6eV=1.60217733E-13J MeV. abbr.1. =Million electron Volts 兆電子伏1Kal=4182J偉大的物理學(xué)家愛因斯坦指出，任何具有質(zhì)量的物體，都貯存著看不見的內(nèi)能，而且這個(gè)由質(zhì)量貯存起來的能量大到令人難以想象的程度。如果用數(shù)學(xué)形式表達(dá)質(zhì)量與能量的關(guān)系的話，某個(gè)物體貯存的能量等于該

38、物體的質(zhì)量乘以光速的平方。寫成公式就是:E=mc2。假設(shè)有辦法把一個(gè)質(zhì)量?jī)H為1克的小砝碼全部轉(zhuǎn)化成能量的話，則它的總能量就會(huì)相當(dāng)于2500萬度的電能。輻射指的是由場(chǎng)源出的電磁能量中一部分脫離場(chǎng)源向遠(yuǎn)處傳播，而后再返回場(chǎng)源的現(xiàn)象，能量以電磁波或粒子（如阿爾法粒子、貝塔粒子等）的形式向外擴(kuò)散。自然界中的一切物體，只要溫度在絕對(duì)溫度零度以上，都以電磁波和粒子的形式時(shí)刻不停地向外傳送熱量，這種傳送能量的方式被稱為輻射。輻射之能量從輻射源向外所有方向直線放射。物體通過輻射所放出的能量，稱為輻射能。電磁輻射可以按照頻率分類，從低頻率到高頻率，包括無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和伽馬射線等等

39、。人眼可接收到的電磁輻射，波長(zhǎng)大約在380至780納米之間，稱為可見光。只要是本身溫度大于絕對(duì)零度的物體，都可以發(fā)射電磁輻射，而世界上并不存在溫度等于或低于絕對(duì)零度的物體。因此，人們周邊所有的物體時(shí)刻都在進(jìn)行電磁輻射。盡管如此，只有處于可見光頻域以內(nèi)的電磁波，才是可以被人們看到的。電磁波不需要依靠介質(zhì)傳播，各種電磁波在真空中速率固定，速度為光速。熱輻射，是一種物體用電磁輻射的形式把熱能向外散發(fā)的熱傳方式。它不依賴任何外界條件而進(jìn)行。它是熱的三種主要傳導(dǎo)方式之一。一般可依其能量的高低及電離物質(zhì)的能力分類為電離輻射或非電離輻射。電離輻射具有足夠的能量可以將原子或分子電離化，非電離輻射則否。輻射活性

40、物質(zhì)是指可放射出電離輻射之物質(zhì)。電離輻射主要有三種：、及輻射（或稱射線）一般普遍將這個(gè)名詞用在電離輻射。太陽輻射：太陽向宇宙空間發(fā)射的電磁波和粒子流。電磁波（又稱電磁輻射）是由同相振蕩且互相垂直的電場(chǎng)與磁場(chǎng)在空間中以波的形式移動(dòng)，其傳播方向垂直于電場(chǎng)與磁場(chǎng)構(gòu)成的平面，有效的傳遞能量和動(dòng)量。射線 物理學(xué)上，具有特定能量的粒子或光子束流稱為射線?？梢姽猓t外線，紫外線等，是由源自外層電子引起。倫琴射線由內(nèi)層電子引起。射線是由原子核引起。射線、射線、射線和中子射線。射線：通常具有放射性而原子量較大的化學(xué)元素，會(huì)透過衰變放射出粒子，從而變成較輕的元素，直至該元素穩(wěn)定為止。射線亦稱粒子束，高速運(yùn)動(dòng)的氦原

41、子核。粒子由2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子組成。 物理學(xué)中用He表示粒子或氦核。放射源，即用放射性物質(zhì)制備的小型緊湊的輻射源的通稱。用天然或人工放射性核素制成的、以發(fā)射某種輻射為特征的制品。放射源的基本特點(diǎn)是能夠不斷地提供有實(shí)用意義的輻射。習(xí)慣上常把用于輻射照相探傷、放射治療、輻射加工和輻射效應(yīng)研究等目的的放射源,專稱為輻射源。同位素能源是一種特殊形式的放射源，能提供核衰變產(chǎn)生的熱能。放射源按所釋放射線的類型可分為放射源、放射源、放射源和中子源等；按照放射源的封裝方式可分為密封放射源（放射性物質(zhì)密封在符合一定要求的包殼中）和非密封放射源。核反應(yīng)是指入射粒子（或原子核）與原子核（稱靶核）碰撞導(dǎo)致原子核狀態(tài)發(fā)

42、生變化或形成新核的過程。核反應(yīng)是宇宙中早已普遍存在的極為重要的自然現(xiàn)象。宇宙射線每時(shí)每刻都在地球上引起核反應(yīng)。自然界的碳14大部分是宇宙射線中的中子轟擊氮14產(chǎn)生的。1919年英國(guó)的E.盧瑟福用天然放射性物質(zhì)的粒子轟擊氮，首次用人工實(shí)現(xiàn)了核反應(yīng)。30年代初加速器的出現(xiàn)和40年代初反應(yīng)堆的建成，為研究核反應(yīng)提供了強(qiáng)有力的工具。已能將質(zhì)子加速到5×105兆電子伏，將鈾原子核加速到約9×104兆電子伏，并能獲得介子束。在核反應(yīng)中，用于轟擊原子核的粒子稱為入射粒子或轟擊粒子，被轟擊的原子核稱為靶核，核反應(yīng)發(fā)射的粒子稱為出射粒子，反應(yīng)生成的原子核稱為剩余核或產(chǎn)物核。入射粒子a轟擊靶核

43、A，發(fā)射出射粒子b并生成剩余核B的核反應(yīng)可用以下方程式表示：A+aB+b 或簡(jiǎn)寫為： A(a,b)B若a、b為同種粒子，則為散射，并根據(jù)剩余核處于基態(tài)還是激發(fā)態(tài)而分為彈性散射和非彈性散射，用A(a,a)A和A(a,a)A*表示，給定的入射粒子和靶核能發(fā)生的核反應(yīng)往往不止一種。核反應(yīng)過程總是伴隨著能量的吸收（吸能反應(yīng)）或釋放（放能反應(yīng)）。反應(yīng)能常用Q表示，等于反應(yīng)后與反應(yīng)前體系動(dòng)能之差，可標(biāo)明在核反應(yīng)方程式中，例如：3H+2H4He+n+Q Q=17.6MeV對(duì)于吸能反應(yīng)，僅當(dāng)入射粒子的動(dòng)能高于閾能（Eth）時(shí)才能引起核反應(yīng)。核反應(yīng)通常分為四類：衰變、粒子轟擊、裂變和聚變。衰變?yōu)樽园l(fā)發(fā)生的核轉(zhuǎn)變

44、，粒子轟擊、裂變和聚變?yōu)槿斯ず朔磻?yīng)。按入射粒子的不同，核反應(yīng)可分為三類：中子核反應(yīng)：中子同原子核相互作用引起的核反應(yīng)，如中子的彈性散射(n,n)：即X+nX+n，反應(yīng)能Q=0；非彈性散射(n,n)即 X+nX*+n+Q，Q<0；中子的輻射俘獲(n,)中子被核俘獲后形成復(fù)合核，然后通過放出一個(gè)或多個(gè)光子退激的反應(yīng)，記作(n，)；發(fā)射帶電粒子的核反應(yīng)(n,p)、(n,)；中子裂變反應(yīng)(n,f)；發(fā)射兩粒子的核反應(yīng)(n,2n)、(n,pn)等；帶電粒子核反應(yīng)，如質(zhì)子引起的核反應(yīng)(p,)、(p,n)、(p,p)、(p,p)、(p,)、(p,2n)等，氘核引起的核反應(yīng)(d,n)、(d,p)、(d,

45、)等，粒子引起的核反應(yīng)(,n)、(,2n)、(,p)等，重離子引起的核反應(yīng)(12C,4n)、(22Ne,6n)等；光核反應(yīng)，用光子轟擊原子核引起的核反應(yīng)，如(,n)、(,p)、(,)、(,f )等。利用放射性同位素或帶電粒子轟擊鈀核反應(yīng)所放出的高能光子或加速器提供的高能電子轟擊鈀產(chǎn)生軔致輻射以所獲得的高能光子可實(shí)現(xiàn)光核反應(yīng)。原子（atom）指化學(xué)反應(yīng)不可再分的基本微粒。粒子 粒子（particle）指能夠以自由狀態(tài)存在的最小物質(zhì)組分。最早發(fā)現(xiàn)的粒子是原子、電子和質(zhì)子，1932年又發(fā)現(xiàn)中子，確認(rèn)原子由電子、質(zhì)子和中子組成，它們比起原子來是更為基本的物質(zhì)組分，于是稱之為基本粒子。以后這類粒子發(fā)現(xiàn)越來越多，累計(jì)已超過幾百種，且還有不斷增多的趨勢(shì)；此外這些粒子中有些粒子迄今的實(shí)驗(yàn)尚未發(fā)現(xiàn)其有內(nèi)部結(jié)構(gòu)，有些粒子實(shí)驗(yàn)顯示具有明顯的內(nèi)部結(jié)構(gòu)?？磥磉@些粒子并不屬于同一層次，因此基本粒子一詞已成為歷史，如今