原子核的電四極矩

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 =2 ( － )/5。式中 是核電荷數，為對稱軸方向上的半軸，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米。有的核電四極矩 =0，則 = ，說明核為球形；有的核 >0，則 > ，說明核是長橢球形；有的核 <0，則 < ，說明核是扁橢球形。一般核的電四極矩都不大，說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。

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（通常溫度下，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）。