原子核的衰變

關于原子核的衰變天然放射現(xiàn)象第2頁,共31頁，2024年2月25日，星期天

人們通過什么現(xiàn)象或?qū)嶒灠l(fā)現(xiàn)原子核是由更小的微粒構成的？人們認識原子核的結構就是從天然放射性開始的。第3頁,共31頁，2024年2月25日，星期天法國物理學家貝克勒爾，在研究熒光礦物的性質(zhì)時發(fā)現(xiàn)，硫酸鉀鈾能夠發(fā)出一種穿透力強，可以穿透黑紙使照相底片感光的不可見的射線。他因發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的放射性(揭示原子核內(nèi)部結構復雜)而獲1903年諾貝爾物理學獎。安東尼·亨利·貝克勒爾AntoineHenriBecquerel1852—1908

貝克勒爾發(fā)現(xiàn)放射性的底片第4頁,共31頁，2024年2月25日，星期天天然放射現(xiàn)象：元素自發(fā)的放出射線的現(xiàn)象放射性：物質(zhì)發(fā)射射線的性質(zhì)放射性元素：具有放射性的元素1898年皮埃爾·居里夫婦，發(fā)現(xiàn)了釙（Po）、鐳（Ra）1903年皮埃爾·居里夫婦與貝可勒爾共同獲得了諾貝爾物理學獎。1993年版500法郎紙幣第5頁,共31頁，2024年2月25日，星期天

放射性不是少數(shù)幾種元素才有的，研究發(fā)現(xiàn)，原子序數(shù)大于或等于83的所有元素，都能自發(fā)的放出射線，原子序數(shù)小于83的元素，有的也具有放射性．鈾礦石天然放射現(xiàn)象第6頁,共31頁，2024年2月25日，星期天放射性型物質(zhì)發(fā)出的射線有三種：天然放射現(xiàn)象第7頁,共31頁，2024年2月25日，星期天帶電量質(zhì)量數(shù)符號電離性穿透性實質(zhì)來源α射線+2e4很強很小（一張普通紙）高速的氦核流(v≈0.1c)兩個中子和兩個質(zhì)子結合成團從原子核中放出β射線-e0弱很強（幾毫米鋁板）高速的電子流(v≈c)原子核中的中子轉(zhuǎn)換成質(zhì)子時從原子核中放出γ射線00γ很小更強（幾厘米鉛板）波長極短的電磁波原子核受激發(fā)產(chǎn)生的三種射線的性質(zhì)和實質(zhì)第8頁,共31頁，2024年2月25日，星期天第9頁,共31頁，2024年2月25日，星期天第10頁,共31頁，2024年2月25日，星期天原子核的衰變

原子核由于放出某種粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓凶鲈雍说乃プ?。原子核衰變時電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒U238在α衰變時產(chǎn)生的釷234也具有放射性，放出離子β后變?yōu)椋ㄧh）Pa234，上述的過程可以用下面的衰變方程表示：＋＋α衰變β衰變

衰變?第11頁,共31頁，2024年2月25日，星期天天然放射性元素23290Th(釷）經(jīng)過一系列α衰變和β衰變之后，變成20882Pb(鉛），下列說法中正確的是①鉛核比釷核少24個中子②鉛核比釷核少8個質(zhì)子③衰變過程中共有4次α衰變和8次β衰變④衰變過程中共有6次α衰變和4次β衰變

A.①③ B.①④ C.②③ D.②④第12頁,共31頁，2024年2月25日，星期天

半衰期的計算:半衰期定義：放射性元素有半數(shù)的核發(fā)生衰變所需的時間理解：

半衰期是指由大量的原子組成的放射性物質(zhì)中，放射性元素原子核有50％發(fā)生衰變所需的時間，是一種統(tǒng)計規(guī)律。半衰期對某一個或少量原子核來說無意義。

放射性元素的半衰期是由原子核內(nèi)部本身的因素決定，與原子所處的物理狀態(tài)和化學狀態(tài)無關。N：未衰變的原子核數(shù)N0：總原子核數(shù)

t：衰變時間T：半衰期第13頁,共31頁，2024年2月25日，星期天第14頁,共31頁，2024年2月25日，星期天（1）利用它的射線放射性的應用A、由于γ射線貫穿本領強，可以用來γ射線檢查金屬內(nèi)部有沒有砂眼或裂紋，所用的設備叫γ射線探傷儀.也可用于醫(yī)療設備B、利用

射線使空氣電離而把空氣變成導電氣體，以消除化纖、紡織品上的靜電C、利用射線照射植物，引起植物變異而培育良種，也可以利用它殺菌、治病等第15頁,共31頁，2024年2月25日，星期天γ射線探傷儀鈷60第16頁,共31頁，2024年2月25日，星期天利用鈷60的γ射線治療癌癥（放療）第17頁,共31頁，2024年2月25日，星期天食物保鮮（延緩發(fā)芽，生長，長期保存）棉花育種食品保鮮糧食保存第18頁,共31頁，2024年2月25日，星期天（2）作為示蹤原子：用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生物研究等.檢漏、研究機件磨損、診斷疾病、分析生物分子結構等。第19頁,共31頁，2024年2月25日，星期天輻射與安全為了防止有害的放射線對人類和自然的破壞，人們采取了有效的防范措施：檢測輻射裝置全身污染檢測儀輻射檢測系統(tǒng)輻射源的存放鈾第20頁,共31頁，2024年2月25日，星期天（1）在核電站的核反應堆外層用厚厚的水泥來防止放射線的外泄（2）用過的核廢料要放在很厚很厚的重金屬箱內(nèi)，并埋在深海里（3）在生活中要有防范意識，盡可能遠離放射源放射性的防護第21頁,共31頁，2024年2月25日，星期天原子核的人工轉(zhuǎn)變第22頁,共31頁，2024年2月25日，星期天1919年，英國物理學家盧瑟福，第一次成功實現(xiàn)原子核的人工轉(zhuǎn)變，并預言有一種不帶電的中性粒子。第23頁,共31頁，2024年2月25日，星期天實驗：鋁箔的厚度恰好吸收放射源放射的α粒子盒中沒有氣體時，熒光屏上沒有閃光點充入氮氣后，觀察到閃光點，說明α粒子打擊氮核，放出一種粒子，穿透力比α粒子強。后經(jīng)過研究，發(fā)現(xiàn)這種新粒子為氫原子核，是原子核的組成部分，又稱為質(zhì)子。

第24頁,共31頁，2024年2月25日，星期天發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應方程※核反應方程遵循電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)、能量守恒。在α粒子的轟擊下，多種原子核都能放出質(zhì)子——表明質(zhì)子是原子核的組成部分第25頁,共31頁，2024年2月25日，星期天第26頁,共31頁，2024年2月25日，星期天疑問：原子核的質(zhì)量大體上質(zhì)子質(zhì)量的整數(shù)倍，若原子核全部由質(zhì)子組成，那么根據(jù)元素的原子序數(shù)就可以知道它的原子量，這與事實不符。1920年，盧瑟福預言原子核內(nèi)可能存在跟質(zhì)子質(zhì)量相等，不帶電的中性粒子。1930年，用α粒子轟擊鈹核，產(chǎn)生一種穿透力很強，幾乎不會使氣體電離，不帶電的射線。當時的物理學家們認為是一種高頻電磁波，即高能光子。1932年，約里奧?居里夫婦用這種射線打擊石蠟，從石蠟中打出了質(zhì)子，證明此種射線不是γ光子。第27頁,共31頁，2024年2月25日，星期天第28頁,共31頁，2024年2月25日，星期天

1932年１月底，查得威克得到這一論文，約里奧夫婦的實驗使他心跳，他認為約里奧夫婦的結論肯定有誤，違反能量守恒啊！他敏感到這很可能是導師盧瑟福預言、自己苦苦尋找了12年的中子。他決定用云室的方法探測射線的速度和質(zhì)量。第29頁,共31頁，2024年2月25日，星期天1932年，英國物理學家查德威克（盧瑟福學生）根據(jù)實驗結果確定，這種射線是中子流（），是原子核的組成部分。發(fā)現(xiàn)中子的核反應方